Микроструктура аморфных металлических сплавов и ее динамика в процессах релаксации и кристаллизации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Плотников, Владимир Сергеевич АВТОР
доктора физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Владивосток МЕСТО ЗАЩИТЫ
2004 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.07 КОД ВАК РФ
Диссертация по физике на тему «Микроструктура аморфных металлических сплавов и ее динамика в процессах релаксации и кристаллизации»
 
Автореферат диссертации на тему "Микроструктура аморфных металлических сплавов и ее динамика в процессах релаксации и кристаллизации"

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

МИКРОСТРУКТУРА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ И ЕЕ ДИНАМИКА В ПРОЦЕССАХ РЕЛАКСАЦИИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

01.04.07 — физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Плотников Владимир Сергеевич

Владивосток - 2004

Работа выполнена в Дальневосточном государственном университете

Научный консультант: доктор технических наук Грудин Б.Н.

Официальные оппоненты: член - корреспондент РАН,

доктор физико-математических наук, профессор Лифшиц В.Г.

доктор физико-математических наук, профессор Исхаков Р. С.

доктор физико-математических наук, профессор Кирко В.И.

Ведущая организация: ЦНИИчермет им. И.П. Бардина

Защита состоится " 9 " июня 2004 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.056.08 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора физико-математических наук при Дальневосточном государственном университете по адресу: 690600, г. Владивосток, ул. Суханова, 8

С диссертацией можно ознакомится в читальном зале №2 библиотеки Дальневосточного государственного университета (г. Владивосток, ул. Суханова, 8).

Автореферат разослан "5" мая 2004 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.056.08

к. ф. - м. н.

Соппа И.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Аморфные металлические сплавы (АМС) - новый класс металлических материалов, обладающих уникальным сочетанием магнитных, электрофизических, механических и коррозионных свойств. В последние годы АМС находят все более широкое применение в авиакосмической технике, электронной и электротехнической промышленности, где они используются как магнитомягкие материалы в сердечниках трансформаторов и высокочувствительных датчиках, как припои, катализаторы, коррозионно-стойкие конструкционные материалы.

Исследования АМС активно ведутся в нашей стране и за рубежом и носят принципиально комплексный характер. В практическом аспекте усилия исследователей направлены на разработку новых сплавов с заданными служебными свойствами, обеспечение стабильности этих свойств и совершенствование технологий приготовления сплавов. Решение этих вопросов осложняется неразработанностью до настоящего времени многих фундаментальных вопросов аморфного состояния, в том числе и в металлических системах. Существующие в настоящее время теоретические модели аморфной структуры могут быть названы по аналогии с идеальным кристаллом моделями идеальной аморфной среды. В этих моделях атомная структура аморфных сред определяется как состояние с отсутствием корреляций между атомами на больших расстояниях при сохранении их на нескольких координационных сферах. При усреднении по достаточно большим объемам аморфная среда должна выглядеть совершенно однородной.

Важное место в изучении АМС занимают методы, основанные на прямом наблюдении их структуры электронно-оптическими приборами. Именно электронно-оптическими исследованиями последних лет установлено, что реальная структура АМС существенно отличается от идеальной картины. На электронно-оптических снимках аморфных сплавов, опубликованных в работах Захарова Н.Д., Аронина А.С., Барна А., Имура Т. , Хофмана X. и др., визуализированы неоднородности с характерными размерами от нескольких ангстрем до нескольких миллиметров. Основными причинами возникновения длинных корреляций в АМС являются экстремальные условия получения аморфного состояния и внешние воздействия - термообработка, радиационное облучение и др.

Среди актуальных в ближайшие годы проблем в области фундаментальных исследований АМС (Глезер A.M., 2001 г.) выделим следующие: проведение исследований атомной структуры АМС в зависимости от условий их получения и режимов последующей обработки; сопоставление структуры и физико-химических свойств ЛМС, полученных различными методами; детальный анализ структурных состояний, реализующихся при переходе из аморфного состояния в кристаллическое, и их влияния на физико-механические свойства АМС.

Решение этих проблем невозможно без проведения электронно-оптических исследований реальной структуры всей иерарх!

ных кластеров, длинноволновых неоднородностей, технологического микрорельефа). Такие исследования предполагают дальнейшее накопление и систематизацию электронно-оптических данных по структуре различных групп материалов, количественную параметризацию различных типов структурных неоднородностей с целью поиска и детализации взаимосвязи между разнообразными свойствами АМС и особенностями их структуры. В условиях значительного и все нарастающего объема таких данных проведение электронно-оптических исследований невозможно без применения новейших средств анализа и моделирования изображений, учитывающих специфику как самих неоднородностей в АМС, так и задач их исследования.

Обработка изображений в электронно-оптических исследованиях применяется с начала 60-х годов. Большой вклад в развитие различных систем обработки микроскопических изображений внесли Клуг А. и Бергер Д. (оптическая обработка), Розенфельд А. и Прэтт У. (цифровая обработка), Богданов К.М. и Яновский Б.П. (оптико-структурный машинный анализ). В последнее десятилетне многократно увеличилась вычислительная эффективность доступных широкому кругу исследователей персональных компьютеров. При этом, однако, распространенной практикой стало использование в научных исследованиях универсальных систем обработки изображений, возможности которых при решении конкретных научных задач следует признать весьма ограниченными, поскольку в них не учитывается специфика исследуемого класса изображений и специфика научной задачи. А такая специфика для микроскопических изображений АМС объективно существует. Как правило, электронно-оптические изображения АМС имеют слабый контраст и на них сложно выделить какие-либо объекты, так как между неоднородностями отсутствуют резкие границы. Во многих случаях микроструктуры в АМС имеют вытянутый (свилеобразный) характер. Некоторые технологии получения сплавов, например, быстрая закалка из расплава, приводят к анизотропии в распределении не-однородностей, которая проявляется на соответствующих электронно-оптических изображениях. Для анализа таких изображений актуальной является разработка методов, позволяющих количественно описывать упорядочения и анизотропию в структуре, оценивать и идентифицировать спектральные плотности исследуемых по изображениям микроструктур, оценивать морфометрические характеристики объектов микроструктуры и их взаимное расположение, исследовать динамические изменения корреляционно-спектральных и морфометрических характеристик не-однородностей при фазовых переходах и внешних воздействиях, моделировать электронно-оптические системы наблюдения и получаемые с их помощью изображения типичных микроструктур в АМС.

Целью диссертационной работы является исследование реальной микроструктуры аморфных металлических сплавов (атомных кластеров, аморфной матрицы, длинноволновых неоднородностей, технологического микрорельефа) и ее динамики в процессах релаксации и кристаллизации методами электронной и оптической микроскопии с применением программно-аппаратных средств обработки, анализа и моделирования изображений.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Разработать методы количественной параметризации, идентификации корреляционно-спектральных характеристик и оценивания морфометрических характеристик неоднородностей в АМС по электронно-оптическим изображениям. Реализовать разработанные методы в виде комплекса программно-аппаратных вычислительных средств для обработки и анализа изображений, ведения пользовательских баз данных в электронной и оптической микроскопии аморфных сплавов.

2. Исследовать на примере быстрозакаленных аморфных сплавов на основе железа микроструктуру АМС (упорядочения, анизотропию, спектральные и мор-фометрические характеристики) на уровне атомных кластеров. Исследовать методами высокоразрешающей электронной микроскопии (ВРЭМ) динамику микроструктуры в данных сплавах при термовоздействии.

3. Исследовать особенности строения и определить морфометрические характеристики длинноволновых неоднородностей (стохастической структуры, "сеток", складок) в аморфных сплавах. Исследовать динамические изменения в структуре АМС в процессах релаксации и кристаллизации сплавов при внешних воздействиях (термическом и радиационном). Определить аналитический вид и параметры спектральных плотностей полей неоднородностей в АМС различного состава, полученных с использованием разных технологий и подвергшихся различным внешним воздействиям.

4. Определить морфометрические характеристики крупномасштабных неод-нородностей АМС на поверхности аморфных пленок и быстрозакаленных лент. Визуализировать и классифицировать крупномасштабные дефекты на контактной и свободной поверхности быстрозакаленных лент. Исследовать особенности формирования естественного микрорельефа аморфных лент.

5. Разработать методы моделирования электронно-оптических изображений типичных микроструктур в АМС, исследовать природу их контраста в зависимости от флуктуаций плотности и статистических особенностей неоднородностей в АМС, оценить искажения, возникающие в изображающих системах микроскопов. Смоделировать микроскопические изображения атомных кластеров и аморфной матрицы, стохастической и сеточной структуры в АМС; установить вид, определить параметры спектральных плотностей неоднородностей при моделировании в АМС микроструктур различных типов.

Научная новизна работы:

1. В аморфных сплавах на основе железа методами ВРЭМ визуализированы атомные кластеры с различным типом упорядочений в структуре: анизотропным -"решеточным", и практически изотропным - "цепочечным". Установлено, что эти упорядоченные области имеют структуру близкую к микрокристаллам соединения FeJ^^ Характерные размеры этих образований 1-3 нм.

Кристаллизация этих сплавов при нагреве осуществляется через зарождение и рост либо микрокристаллов у — Ре, либо микрокристаллов Ре}В (в зависимости

от концентрации металлоидов в сплаве). При нагреве образцов до 200°С наблюдается рост микрокристаллов, а в интервале температур 250 - 300°С происходит фазовый переход у — Ре —>а — Ре.

2. Визуализированы и классифицированы по корреляционно-спектральным и морфометрическим характеристикам различные типы длинноволновых неоднород-ностей в АМС: стохастические структуры (размеры неоднородностей 1-5 нм), "сетки" (размер ячеек 5-100 нм), образования на поверхности типа складок (длина более 100 нм, высота около 10 нм).

3. Впервые на примере АМС состава Со-Р и Со-№-Р, полученных электрохимическим и химическим осаждением, показано, что внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для этой группы сплавов.

4. Впервые осуществлена идентификация корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС по электронно-микроскопическим изображениям. Установлено, что микроструктура АМС характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава. При термическом и радиационном воздействии на образцы АМС и при фазовых переходах от аморфного состояния к кристаллическому, и, наоборот, от кристаллического к аморфному, происходят изменения в характере микроструктуры, сопровождающиеся модификацией вида спектральных плотностей и изменениями корреляционных радиусов полей неод-нородностей в аморфных сплавах.

5. Исследован естественный микрорельеф аморфных лент, получаемых быстрой закалкой из расплава. Выявлено подобие в структурообразовании естественного микрорельефа для разных пространственных масштабов неоднородностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Методами оптической микроскопии визуализирована "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами от 0,1 до 1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1-3 мкм, которым "соответствует" стохастическая структура и "сетки", наблюдаемые в этих лентах методами электронной микроскопии.

6. Впервые смоделированы ВРЭМ изображения "решеточных" и "цепочечных" кластеров, а также электронно-микроскопические изображения длинноволновых микроструктур в АМС, в частности, изображения "сеточных" структур. Установлен вид, определены параметры спектральных плотностей и получены оценки дисперсии флуктуации электронного потенциала в слоях при моделировании изображений микроструктур различных типов.

Научная и практическая значимость работы. Экспериментально определены корреляционно-спектральные и морфометрические характеристики всей иерархии неоднородностей в реальных аморфных сплавах. На основе экспериментальных данных впервые предложены и идентифицированы корреляционно-спектральные модели полей неоднородностей, справедливость которых подтвер-

ждена результатами моделирования всех характерных типов микроструктур в аморфных сплавах. Выполненные в диссертации электронно-оптические исследования микроструктуры АМС и ее динамики в процессах релаксации и кристаллизации позволяют детализировать взаимосвязи между физическим состоянием аморфных сплавов и особенностями их структуры, что важно для построения последовательной теории реальных аморфных сплавов и выбора технологий получения сплавов с заданными служебными свойствами.

На базе оптических и электронных микроскопов, голографических установок, оптических элементов для когерентной оптики, лазеров, персональных компьютеров и современных сетевых технологий разработан комплекс программно-аппаратных средств для анализа микроструктуры АМС. Комплекс позволяет компенсировать аберрации оптических систем микроскопов, устранять шумы, смазывание и размытие изображений, осуществлять поиск нужного фрагмента на зашум-ленных изображениях, подчеркивать границы неоднородностей и слабо выраженные регулярные компоненты, удалять низкочастотные тренды освещенности, визуализировать неоднородности заданного диапазона размеров, оценивать спектральные и морфометрические характеристики структуры аморфных сплавов по микроскопическим изображениям.

Выполненные в диссертации исследования включались в основные направления научно-исследовательских работ ДВГУ в 1980-2001 гг. Исследования поддерживались РФФИ (проект 96-07-89195 "Разработка баз данных по структуре и свойствам АММ" (1996 - 1998 гг.)); Институтом "Открытое общество" (грант № IEA70Gu "Фурье-оптика в глобальной сети Интернет" (1999 г.)); ФЦП "Интеграция" (проекты №А0025,№ А0026 и №Ф0012).

Основные защищаемые положения:

1. В исходном состоянии в микроструктуре аморфных сплавов Ре77№|819В13 и сплавов существуют области локального атомного порядка в виде "решеток" и "цепочек" со структурой близкой к микрокристаллам соединения Рв}В. Размер таких образований 1-3 нм. На ранних стадиях кристаллизации при нагреве аморфного сплава наблюдается "ячеистая" структура, где в центре каждой из "ячеек" формируется микрокристаллит , а в интервале температур 250 -300°С наблюдается фазовый переход у ~ —> СС — Ре. Кристаллизация сплава осуществляется через зарождение и рост микрокристаллов

2. На электронно-оптических снимках АМС визуализируются длинноволновые неоднородности различных типов и пространственных масштабов: стохастические структуры (размеры неоднородностей 1-5 нм), "сетки" (размер ячеек 5-100 нм), образования на поверхности типа складок (длина более 100 нм, высота около 10 нм).

3. Внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов состава Со-Р

и Со-М'-Р, полученных электрохимическим и химическим осаждением находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для этой группы сплавов.

4. Микроструктура аморфных сплавов состава Ре-М^-В, Ее-В, Со-Р, Со-№-Р и др. характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава. При радиационном облучении и термовоздействии происходят изменения в микроструктуре, которые в свою очередь приводят к модификации соответствующих спектральных плотностей и корреляционных функций, причем их модификация, как правило, сопровождается ростом доли спектральной плотности квазигармонического типа при увеличении степени воздействия.

5. Подобие в структурообразовании естественного микрорельефа аморфных лент, получаемых быстрой закалкой из расплава, для разных пространственных масштабов неоднородностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Стохастической структуре и "сеткам", наблюдаемым в этих лентах методами электронной микроскопии, "соответствует" "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами от 0,1 до 1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1-3 мкм, которые визуализируются методами оптической микроскопии.

6. Метод моделирования ВРЭМ изображений "решеточных" и "цепочечных" кластеров, электронно-микроскопических изображений длинноволновых микроструктур в АМС, в частности, изображений "сеточных" структур, основанный на слоевом подходе и моделировании распределения неоднородностей электронного потенциала в слоях однородным случайным полем с задаваемой спектральной плотностью. Аналитический вид, параметры спектральных плотностей и оценки дисперсии флуктуации электронного потенциала в слоях при моделировании микроструктур различных типов.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались: на Всесоюзных семинарах по аморфному магнетизму (Красноярск, 1978 г., 1980 г., 1989 г.; Самарканд, 1983 г.); на Всесоюзных конференциях по физике магнитных явлений (Пермь, 1981 г.; Пермь 1990 г.); на Всесоюзных школах-семинарах "Новые магнитные материалы для микроэлектроники" (Ашхабад, 1980 г.; Донецк, 1982 г.); на Всесоюзных конференциях и симпозиумах по электронной микроскопии (Сумы, 1982 г.; Москва 1983 г., 1984 г., 1986 г., 1988г.); на Всесоюзных научных конференциях "Проблемы исследования структуры аморфных металлических сплавов" (Москва 1984 г., 1988 г.); на II Всесоюзной конференции по физике и технологии тонких пленок (г. Ивано-Франковск, 1984 г.); на Всесоюзной научной конференции "Состояние и перспективы развития микроэлектронной техники" (Минск, 1985 г.); на Всесоюзных семинарах "Материалы с аморфной и микрокристаллической структурой" (Москва, 1985 г., 1988 г.); на VI Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения мирового океана" (г. Владивосток, 1983 г.); на XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (г. Москва, 1987 г.), на VI Всесоюзном

симпозиуме РЭМ-89 (г. Звенигород, 1989 г.), на XIV Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (г. Суздаль, 1990 г.), на I-ой Всесоюзной конференции "Кластерные материалы" (г. Ижевск, 1991 г.), на V Всесоюзной конференции "Аморфные прецизионные сплавы: технология, свойства, применение" (г. Ростов-Великий, 1991г.); на Международной научно-технической конференции "Новые технологии получения слоистых и порошковых материалов" (г. Сочи, 1993 г.); на Всероссийской конференции "Проблемы современных материалов и технологий производства наукоемкой продукции" (г. Пермь, 1993 г.); на Всеросс. науч-но-метод. конф. "Компьютерные технологии в высшем образовании" (С.Петербург, 1994 г.); International conference of distance education in Russia (Moscow, 1996); на 36-ой - 42-ой Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях (г. Владивосток, 1993 - 1999 г.г.); на Российских конференции по электронной микроскопии (Москва, 1998 г., 2000 г., 2002 г.); на VI-ой Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности методов и средств обработки информации" (г. Тамбов, 2000 г.); на VII-ой Всероссийской конференции "Аморфные прецизионные сплавы" (г. Москва, 2000 г.).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 120 работ, в том числе две монографии. Все новые научные результаты, вынесенные автором на защиту, получены самостоятельно.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, включающего 340 наименований. Работа содержит 354 страницы текста и 147 рисунков.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены цель и задачи исследования, представлены новые научные результаты, выносимые на защиту, отмечена практическая ценность, приведены данные об апробации и реализации работы, публикациях и структуре диссертации.

В первой главе представлен обзор литературы по структуре аморфных сплавов, рассматриваются методы и средства, применяемые в данной работе при исследованиях микроструктуры АМС по электронно-оптическим изображениям.

Обзор содержит сведения по локальной структуре и атомным моделям аморфного состояния, длинноволновым неоднородностям в АМС и, в частности, "сеточным" структурам, типам реакций кристаллизации и стабилизации многокомпонентных сплавов, электронно-микроскопическим исследованиям АМС.

Отмечается, что актуальной для исследований микроструктуры АМС стала проблема накопления и систематизации эмпирических данных по структуре различных групп материалов, полученных с использованием различных технологий приготовления, подвергшихся воздействию разнообразных условий эксплуатации. Решение этой проблемы в условиях значительного и все нарастающего объема экс-

периментальных данных невозможно без применения современных средств анализа и моделирования изображений, количественной параметризации различных типов структурных неоднородностей с целью поиска и детализации взаимосвязи между разнообразными свойствами АМС и особенностями их структуры.

Детально описан метод физической оптики, который в сочетании с радиооптическим подходом к физике дифракции позволяет единообразно описать основные физические явления при формировании изображений в электронной и оптической микроскопии, когерентных оптических системах. Данный метод рассмотрения оптических систем был сформулирован и развит в работах Борна М. и Вольфа Е., Вайнштейна Б.К., Гудмена Дж., Каули Дж., Зверева В.А. и др. Основные результаты этих работ используются в диссертации при моделировании электронно-оптических изображений.

Рассматриваются методики ВРЭМ исследований АМС. В диссертации ВРЭМ исследования в основном проводились на электронных микроскопах JEOL 4000ЕХ и JEOL 2000EX. Исследуются особенности получения высокого разрешения при работе на этих приборах. Существует два режима работы с высоким разрешением для микроскопа JEOL 2000 EX: при шерцеровской дефокусировке с пределом разрешения 0.26 нм; и при дефокусировке Af=-150 нм с возможностью разрешения периодов, лежащих между 0.28 нм и 0.2 нм, но с искажением передачи контраста для других пространственных частот. Аналогично, для микроскопа JEOL 4000EX помимо шерцеровской дефокусировки , существует воз-

можность наблюдения микроструктуры в области высоких пространственных частот, если нм. В этом случае предел разрешения данного микроскопа равен 0.16 нм.

Исследуются особенности широко используемых в диссертации методов изучения длинноволновых неоднородностей в АМС: светлопольной и темнополь-ной электронной микроскопии, малоуглового рассеяния электронов.

Во второй главе рассматривается комплекс программно-аппаратных вычислительных и моделирующих средств для обработки информации в электронной и оптической микроскопии аморфных сплавов. Описываются архитектура и аппаратные средства комплекса. В состав комплекса входят: просвечивающие и растровые электронные микроскопы, металлографический оптический микроскоп, лазерный оптический микроскоп. Каждое из вышеперечисленных средств наблюдения сопряжено с персональной ЭВМ и является самостоятельным рабочим местом исследователя. Прецизионный ввод изображений на фотоносителях в ЭВМ обеспечивается автоматизированным микроденситометрическим комплексом. Для аналоговой обработки изображений на фотоносителях в состав рассматриваемого комплекса включен когерентный оптический процессор (КОП). Большинство устройств комплекса с помощью TV-камер фиксируют электронно-оптические изображения и результаты их обработки. TV-изображения через устройства ввода-вывода изображений (УВВИ) поступают на обработку в ЭВМ.

Ядром комплекса являются файл-сервер и сервер интранет-приложений. В качестве файл-сервера используется 4-процессорный Intel Xeon 2000, (CPU 2GHz,

3 Gb RAM, 350 Gb HDD), а сервером интранет-приложений является Intel P-IV (CPU 3GHz, 3 Gb RAM, 120 Gb HDD). Все компьютеры комплекса объединены в локальную сеть Ethernet TP с пропускной способностью 100 Мб/с и топологией типа "звезда". В качестве локальных рабочих станций, сопряженных с экспериментальными приборами, используются компьютеры типа Pentium. Программное обеспечение локальных станций служит для ввода, первичной обработки и передачи изображений как на любой из компьютеров сети, так и на файл-сервер для хранения и ведения пользовательских баз данных.

Программное обеспечение комплекса представлено программами интерфейсов оптико-электронных устройств комплекса с персональными ЭВМ, программами поддерживающими функционирование локальной интранет-сети и выход в глобальную сеть, программами обработки изображений и сигналов, программами моделирования электронно-оптических изображений, программами для ведения пользовательских баз данных по электронно-оптическим изображениям. Программы обработки изображений представлены тремя основными программами: программой для спектрального анализа; программой для фильтрации и программой для структурно-морфологического анализа изображений.

Разработаны алгоритмы и программные средства для формирования спектральных признаков изображений АМС и анализа интегральных частотных и пространственных характеристик спектров. Интегральная частотная характеристика (ИЧХ) и интегральная пространственная характеристика (ИПХ) строятся для получения статистически устойчивых оценок спектров. ИЧХ V(m) получается при усреднении периодограммы в кольцевых зонах определенной ширины, а ИПХ S(n)-при усреднении периодограммы в угловых секторах определенного растра:

Здесь: 1{и,в) - периодограмма, заданная в полярной системе координат, и = -Juf+Hl , 9 = arctgu2 /«|, (u,,w2) - пространственные частоты; т- номер кольца, - внутренний и внешний и максимальный внешний

радиусы кольца соответственно; д(п),в{п + \) - координаты углового сектора, п -номер сектора. С каждым кольцом ИЧХ формально можно связать некоторый средний пространственный период и, таким образом, говорить о безотносительном к ориентации распределении неоднородностей изображения "по размерам". По виду ИПХ оцениваются свойства изотропности/анизотропности анализируемой структуры. ИЧХ, ИПХ и их характеристики в диссертации используются для количественной параметризации микроскопических изображений АМС.

Разработан метод идентификации корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в аморфных средах по электронно-оптическим изображениям. Метод основан на аппроксимации спектральных плотностей (корреляционных функций) теоретическими моделями. В предположении случайного однородного и изотропного поля модель спектральной плотности формулируется путем указания

аналитического вида для ее центрального сечения - одномерной функций С(и; р), где р - вектор параметров модели. В качестве экспериментальных данных, подлежащих аппроксимации, используется ИЧХ. Аппроксимация осуществляется путем подбора параметров, минимизирующих функционал невязки

где М— число кольцевых зон ИЧХ. Для аппроксимации предлагается использовать следующие одномерные функции:

где положительные

параметры. Данные функции позволяют реализовать процедуру аппроксимации для всех рассмотренных в диссертации типов спектральных плотностей полей не-однородностей в АМС.

Программно-аппаратные средства для фильтрации электронно-оптических изображений АМС позволяют компенсировать аберрации оптических систем микроскопов, устранять шумы, смазывание и размытие изображений, осуществлять поиск нужного фрагмента на зашумленных изображениях, подчеркивать границы неоднородностей и слабо выраженные регулярные компоненты, удалять низкочастотные тренды освещенности, визуализировать неоднородности заданного диапазона размеров.

В диссертации разработана, программно реализована и исследована система анализа электронно-оптических изображений, позволяющая в рамках единого программного комплекса проводить структурно-морфологическую обработку бинарных и полутоновых изображений. В данной главе описываются алгоритмы и программные средства для обработки изображений АМС с помощью морфологических фильтров. Пусть в результате порогового ограничения полутонового изображения /(х) (х - двумерный вектор) по некоторому уровню а, получено бинарное изображение, множественное представление которого обозначим как . Множество Ха, как правило, несвязно и является суперпозицией некоторого числа несвязных между собой связных множеств - объектов Ха'.. Для изменения формы объектов множества используются операции эрозии , наращения , раз-

мыкания Ха о В и замыкания Ха*В множества Ха с помощью структурирующего элемента В - компактного множества малого размера и простой формы. Рассмотрены программно реализованные алгоритмы утончения и утолщения объектов, удаления ответвлений, построения остова, деагломерации объектов.

Разработан метод оценивания морфометрических характеристик неоднород-ностей на электронно-оптических изображениях, позволяющий получить устойчивые к вариациям контраста и средней яркости изображений оценки спектра эффек-

тивных размеров, анизотропии и ориентации элементов структуры, а также оценить периодичность, интервал корреляции и анизотропию во взаимном расположении этих элементов. Для бинарного изображения Ха каждое из его связных множеств-объектов Х'а рассматривается как плоская геометрическая фигура, для которой вычисляются периметр Р^ , площадь S'a , длина l!a, ширина Н[, анизотропность , эффективный размер фигуры (диаметр круга, площадь которого совиадает с площадью фигуры). Рассчитываются зависимости Na(P), Na(S),

числа объектов на бинарном изображении от периметра, площади, ориентации, длины, ширины, анизотропности, эффективного размера соответственно. Вычисляются "энергетические" характеристики изображения - образный спектр и введенный нами спектр эффективных

размеров :

Fa{n,B) = A(X4,onB)-A[Xù°{n + \)B), Гв(0)=0Х(0), (5)

где А(•) означает площадь. Рассчитываются статистки положения объектов на изображении: "ближние направления" , представляющие собой распределе-

ние для всех объектов угловых направлений на ближайших соседей, и морфологическая функция радиального распределения , которая рассчитывается как усредненное по всем объектам изображения распределение числа соседей для каждого объекта в зависимости от расстояния г до этого объекта. Наличие в распределении выделенных направлений свидетельствует о присутствии на изображении областей с регулярной структурой. Схема расчета Ф„(г) полностью совпадает с известным определением функции радиального распределения для атомов, которая рассчитывается по результатам трудоемких дифракционных экспериментов.

Для оценивания геометрических характеристик объектов и их взаимного расположения на полутоновых изображениях суммированием по всем пороговым множествам вычисляются нормированные на максимальные значения распределения N{P), N{S), N(e), N(L), N{H), N(G), N(D), F(n,B), W (D), С(в), Ф(г)

полутонового изображения. Например, образный спектр полутонового изображения оценивается как сумма образных спектров его пороговых

двоичных множеств. Проведенные в диссертации исследования показали, что достаточно устойчивыми при изменении контраста и яркости изображения, являются распределения а также их характеристики: средние значения,

дисперсии, моды. Результаты расчетов для этих характеристик в основном хорошо согласуются (в пределах 5 + 20%) с результатами ручных выборочных измерений, проведенных по микрофотографиям АМС.

В третьей главе представлены результаты исследования микроструктуры двух важных в промышленном отношении групп быстрозакаленных аморфных сплавов состава и (промышленные марки 2НСР и

10НСР соответственно) методами ВРЭМ. Исследования основывались на предположении существования в АМС атомных кластеров с упорядоченной структурой, зависящей от химического состава материала, технологии получения, внешних воздействий на АМС, и были направлены на поиск таких упорядочений в структуре сплавов.

Аморфные сплавы были изготовлены методом одновалкового спинингова-ния из расплава и представляли собой ленты шириной 9.5 мм и толщиной около 20 мкм. Контроль среднего химического состава лент проводился на лазерном масс-спектрометре ЭМАЛ-2. Контроль локального химического состава электронно-микроскопических образцов осуществлялся на электронном микроскопе Philips СМ20Т (ускоряющее напряжение 200 кВ), оборудованном рентгеновским энергодисперсионным анализатором. Для контроля аморфности структуры сплавов в целом были выполнены эксперименты по рентгеновской дифракции на порошковом дифрактометре "Rigaku" (Си Ка излучение, Ni фильтр). Для проведения ВРЭМ исследований из лент вырезались диски диаметром 3 мм, которые утонялись на установке ионного травления. Эксперименты по получению ВРЭМ изображений проводились на электронных микроскопах JEM-^В, JEOL-2000EX и JEOL-4000EX.

С использованием разработанных в диссертации средств обработки изображений в данных АМС были выделены атомные кластеры с различным типом упорядочений в структуре: анизотропным - "решеточным" (рис. 1, а) и практически изотропным - "цепочечным" (рис. 1, г). Анализ соответствующих морфологических функций радиального распределения (рис. 1,6, д) показал, что интервал пространственных корреляций для "решеточных" кластеров примерно в полтора раза превышает интервал корреляции "цепочечных" кластеров и составляет около 1.2 нм. На рис. 1, в приведен спектр эффективных размеров структурных неоднород-ностей на изображении "решеточных" кластеров. Здесь эффективный средний размер L=0,3 нм, мода M=0,2 нм, среднеквадратическое отклонение ст = 0,15 нм.

В диссертации с использованием математической обработки и моделирования изображений показано, что наиболее вероятная структура таких областей — микрокристаллы соединения , представляющие собой фрагменты тригональ-ных призм, в центре которых расположены атомы бора, а по вершинам - атомы железа. Пространство между "цепочками" заполняется аморфной структурой. На рис. 2, а показано ВРЭМ изображение участка структуры АМС марки 2НСР с упорядоченными кластерами "А" и "В", отмеченными стрелками. На врезках представлены проекции структуры кристалла : для кластера "А" проекция 100 и для кластера "В" проекция 010. По всей видимости, упорядоченные структуры данного типа находятся в расплаве и замораживаются при закалке. Характерные размеры этих образований 1-3 нм.

Эксперименты по изучению начальной стадии кристаллизации данных сплавов проводились в диапазоне температур 100-300° С со скоростями нагрева до 0.17 град./с, что позволяет хорошо проследить начало процессов кристаллизации. Первые изменения контраста электронно-микроскопических изображений в виде выделений появляются при температуре около 150° С . Результаты такого отжига для

образцов сплава 2НСР приведены на ВРЭМ снимке (рис. 2, б), где виден микрокристаллик у — Ге (плоскость (002), d = 0.18 нм). Размер микрокристаллов - 1-5 нм. О малой объемной доле таких образований говорит тот факт, что на электронной дифракционной картине не обнаружено никаких рефлексов и поликристаллических колец. Отметим также, что на ВРЭМ изображении атомные плоскости микрокристаллов визуализируются на фоне аморфной матрицы.

д) 0.28 0.84

Рис. 1."Решеточные" (а) и "цепочечные" (г) кластеры в структуре АМС

Рис. 2. ВРЭМ изображения микрокристаллов и

Проводилась компьютерная обработка данных изображений с использованием фурье-анализа. В левом верхнем углу изображения (рис. 2, б) приведен его

спектр. Измерения ярких откликов в спектре и анализ ИПХ показывает, что это ВРЭМ изображение содержит две системы полос с периодом 0.2 нм, расположенных под углом 66° относительно друг друга. Такое изображение соответствует изображению микрокристалла у— Fe в кристаллографической ориентации (011). Вообще говоря, угол между двумя системами полос для у— Fe должен быть равен

70.5°. Различия между теорией и полученным результатом могут быть связаны с тетрагональными искажениями структуры за счет образования твердого

раствора кремния в . Измеренный по разнице углов параметр тетрагональ-

ного искажения составляет 0.08.

Таким образом, на начальных стадиях кристаллизация аморфного сплава марки 2НСР протекает через формирование микрокристаллов высокотемпературной фазы , которые наблюдались ранее методом мессбауровской спектроскопии. По всей видимости, формирование кристаллических зародышей происходит на самых ранних стадиях охлаждения аморфного сплава в процессе его приготовления. Не исключено, что кластеры фазы у— Fe начинают формироваться уже в расплаве, но из-за малых размеров их не удается обнаружить. При нагреве происходит рост первичных зародышей до размеров, позволяющих определить их структуру. Существование этой метастабильной фазы при низких температурах обеспечивается присутствием атомов кремния, которые, вероятно, занимают октаэдриче-ские пустоты в структуре . В пользу такого предположения свидетельствует повышение концентрации кремния в занимаемой кристаллитами области образца и наблюдаемые тетрагональные искажения кристаллической решетки

При нагреве от 150 до 200° С наблюдается рост микрокристаллов, и в интервале температур 250-300°С происходит фазовый переход у —Fe—¥ a —Fe. Если нагрев прекращается при температуре около 200 ° С, то на ВРЭМ изображениях визуализируются микрокристаллы у — Fe, а после нагрева до 300°С визуализируются только микрокристаллы a —Fe. Как видно из рис. 2, б, на ранних стадиях кристаллизации аморфного сплава 2НСР формируется "ячеистая" структура, где в центре каждой из "ячеек" при нагреве формируется микрокристаллит . Эта

структура представляет собой псевдопериодическое колебание плотности материала вблизи его среднего значения с максимумами в местах расположения кристаллитов. После отжига образцов в течение восьми часов при температуре 150° С на электронно-микроскопических снимках, полученных при "in situ" исследованиях на микроскопе JEM 100B, с высоким контрастом визуализируется "сеточная" структура. На рис. 3, а представлено изображение "сеточной"структуры одного из образцов сплава 2НСР. Спектральный анализ данного изображения подтверждает квазипериодический характер визуализированной "сетки". Кольцо в спектре Фурье соответствует основному периоду "сетки" - 4.8 нм (размер изображения - 100 нм). Для данного образца проводился рентгеновский микроанализ химического состава. Области для анализа выбирались следующим образом: первая - на значительном расстоянии от наблюдаемой "сеточной" структуры, вторая - на участках без каких-

либо выделений, но вблизи "сетки", третья — область, охватывающая "сеточную" структуру. Обработка результатов такого микроанализа показала, что концентрация кремния составляла 5%, 11% и 19% соответственно для первой, второй и третьей области, то есть на границах "сеток" - самая высокая концентрация кремния. Исследования, выполненные на 45 образцах сплава 2НСР, показали, что на начальной стадии нагрева в структуре формируются как практически изотропные "сеточные" образования, средний размер ячейки которых лежит в интервале от 4 до 6 нм, так и сильно анизотропные, средний размер ячейки которых в направлении наибольшей анизотропии может достигать 10 нм. При длительном отжиге (более 8 часов при температуре 150° С) процесс сглаживания концентрационных неодно-родностей сопровождается дальнейшим высвобождением связанных с ними структурных напряжений, что может приводить к образованию микротрещин по границам "сетки" на тонких участках материала.

Рис. 3. Кристаллизация аморфных сплавов 2НСР и 10НСР

Эксперименты по исследованию начальной стадии кристаллизации аморфного сплава 10НСР позволили определить особенности поведения этого сплава по сравнению со сплавом 2НСР. В основном эти отличия связаны с большей концентрацией металлоидов в структуре сплава 10НСР. На рис. 3, б представлено ВРЭМ изображение структуры аморфного сплава 10НСР при температуре 220°С и его спектр Фурье (линейный размер изображения - 14 нм). Спектральный анализ позволил установить, что на данном изображении присутствуют два микрокристалла . Эти микрокристаллы могут, как в данном случае, формироваться на границах "ячеек", а структура самой "ячейки" может оставаться аморфной. Достаточно высокая концентрация бора в данном сплаве приводит к росту числа кристаллов даже при небольшом нагреве. Высокий контраст участков изображения, содержащих кристаллы , практически полностью маскирует изображения "сеточной" структуры. При дальнейшем нагреве продолжается рост кристаллов , причем микрокристаллы ни в одном из экспериментов не были обнаружены. Одно-

временно с ростом кристаллов происходит разрушение "ячеистой" структуры.

В четвертой главе исследуются длинноволновые неоднородности в АМС, размер которых много больше среднего расстояния между атомами. В физике кристаллов всегда можно выделить как эффекты, обусловленные идеальной структурой и слабо чувствительные к неоднородностям, так и эффекты, практически полностью определяющиеся неоднородностями. В физике АМС соответственно выделяются эффекты, обусловленные только идеальной аморфной структурой с основным корреляционным радиусом аморфного состояния, и эффекты, полностью определяющиеся реальной крупномасштабной структурой с целой иерархией корреляционных радиусов. Поэтому изучение реальных структурных неоднородностей аморфных веществ - чрезвычайно актуальная задача.

Рис. 4. Стохастическая структура в аморфной пленке Sm - Со

В диссертации визуализированы и исследованы различные типы длинноволновых неоднородностей в АМС. Установлено, что АМС кроме неоднородностей кластерного уровня обладают еще стохастической структурой в диапазоне пространственных размеров 1-5 нм. Такая микроструктура, изображение которой показано на рис. 4, а (образец - аморфная пленка состава Sm - Co), характерна практически для всех аморфных сплавов вне зависимости от технологии их приготовления. Спектральный анализ данного изображения показал, что максимум ИЧХ его спектра приходится на пространственный период 3.7 нм. Важно отметить, что данная микроструктура проявляется не только на электронно-микроскопических снимках. На рис. 4, б, в приведены результаты исследования образца аморфной пленки Sm - Со на элек-тронографе ЭМР-100. Хорошо различимы два типичных для образцов АМС пика с модами 0.193 нм и 0,282 нм. Однако кроме данных пиков обнаружен устойчивый максимум, соответствующий пространственному размеру 3,7 нм, т.е. его положение совпадает с данными, полученными на основе спектрального анализа.

Экспериментально установлено, что для большинства АМС характерно наличие неоднородностей структуры в виде "сетки" (см. рис. 3, 5). В диссертации исследовались "сетки" в аморфных пленках различных составов: Со-Р , Co-Ni-P, Fe-Si, Co-Gd, Co-Sm и др., а также в образцах быстрозакаленных аморфных лент. В зависимости от материала и условий получения размер ячейки "сетки" может лежать в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен и даже тысяч ангст-

рем. В диссертации разработан метод анализа "сеточных" структур. При реализации метода на изображении средствами морфологической обработки локализуется бинарная сетка. Затем рассчитываются параметры распределения интервалов между пересечениями секущими границ "сеточной" структуры при случайном выборе сечений и при проведении секущих, ориентированных в определенном направлении. Это позволяет измерить максимальный размер ячеек сетки, оценить ее анизотропность и параметры распределения длин хорд секущих. Дальнейший анализ состоит в аппроксимации распределений длин хорд тем или иным статистическим распределением. На рис. 5 иллюстрируется процедура выделения бинарной "сетки" и результат аппроксимации распределения длин хорд бета-распределением. В данном случае ошибка аппроксимации не превышает 5%.

Рис. 5. Исследование "сеточных" структур в АМС состава Со-Р

С использованием этого метода в диссертации на примере АМС состава СоР и Co-Ni-P, полученных электрохимическим и химическим осаждением, показано, что внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для данной группы сплавов.

Визуализированы и исследованы длинноволновые субструктурные неоднородности (складки) в AMC. На рис. 6, а приведено изображение складок в аморфной пленке , полученной термическим напылением, после временной выдержки образца в течении трех месяцев. На рис. 6, б показано изображение складок в аморфной пленке Со^Рю, полученной химическим осаждением (толщина пленки 45 нм, подложка - стекло), после низкотемпературного изотермического отжига в колонне микроскопа при температуре 100° С в течение часа. Здесь на начальных стадиях изотермического отжига начинают появляться складки, а с сеткой флуктуации плотности материала почти ничего не происходит. Получасовой отжиг характеризуется интенсивным процессом складкообразования, который сводится в данном случае к кооперации складок по всему полю снимка.

Складки обнаружены в аморфных, ультрадисперсных, поликристаллических пленках, аморфных фольгах и даже на монокристальных участках текстурирован-ных пленок. Складки, хотя они и выглядят как дендриты, не являются кристалли-

ческими образованьями. Такой тип дефектов возникает вследствие флуктуацион-ного выхода на поверхность избытка свободного объема содержащегося в той или иной форме в неравновесных АМС. Средняя длина складок на поверхности АМС около 100 нм, ширина - 8 нм, высота - 10 нм. Как индивидуальная складка, так и их кооперация, работают как диффузионные зоны, усиливая в ее окрестности градиент распределения плотности материала. В результате протекания диффузионного процесса образуются области сгущения и разряжения материала, которые впоследствии становятся кристаллическими образованиями, кристаллитами, зернами. Складки могут формироваться как в процессах препарирования образцов АМС, так и в процессах последующей релаксации структуры. В процессах релаксации этап складкообразования предваряется появлением некоторых областей "пятнистости" на изображении, где и развиваются складки. Такой тип дефектов сосуществует всегда с уровнем стохастической микроструктуры в АМС. В некоторых случаях в структуре присутствует и кристаллическая компонента, обуславливая появление на изображениях областей когерентного рассеяния.

Рис. 6. Изображения складок в АМС

В диссертации проведены исследования корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС по электронно-микроскопическим изображениям. В общем случае для оценивания трёхмерной спектральной плотности необходимо получить реализации пространственного распределения неоднородностей в АМС, что сделать чрезвычайно сложно. На практике обычно оцениваются спектральные плотности одномерных сечений полей, например, магнитоструктурными методами. Однако одномерные спектральные плотности в случае однородных и изотропных полей являются монотонно убывающими функциями, которые получаются интегрированием трёхмерных спектральных плотностей. Это означает, что особенности пространственной спектральной плотности в ее одномерном варианте в значительной степени сглажены, а точность экспериментальных измерений в большинстве случаев оказывается недостаточной для построения по одномерной спектральной плотности ее двумерных и трёхмерных аналогов. Улучшить ситуацию позволяют электронно-оптические методы исследований. По изображениям могут быть оценены двумерные спектральные плотности, которые не обязательно

являются монотонно убывающими функциями, могут иметь различным образом распределенные максимумы и минимумы в зависимости от статистических особенностей неоднородностей в АМС.

Для идентификации корреляционно-спектральных характеристик вычисленные по изображению оценки двумерной спектральной плотности моделировались подходящим аналитическим выражением. На основе анализа сглаженных периодограмм типичных электронно-оптических изображений АМС, в качестве моделирующих решено было использовать суперпозиции спектральных плотностей 1-го (монотонно убывающие) и 2-го (имеющие максимумы не на нулевой частоте) типов. Поскольку в структуре АМС обнаружены различные "упорядоченные" области - "цепочки", "сетки", квазиволновые структуры и т. д., то можно предположить, что одна из компонент моделирующей спектральной плотности для изображений АМС должна соответствовать спектральной плотности для квазипериодических структур. Для некоторых моделей однородных и изотропных случайных полей получены в аналитическом виде спектральные плотности и корреляционные функции. В частности, трехмерной корреляционной функции

ß(r)=a1Dexp(-a,r)+a2D[exp(-ö2r)]511^)

ßr

(6)

представляющей собой суперпозицию монотонно убывающей и квазипериодической компонент, соответствует трехмерная спектральная плотность

Ф(«) = а,-

Dat

- + а,

Da,

х2(и2+а2} 2 2x2R(u)'

имеющая одномерный S(ö) и двумерный f(u)аналоги:

„/ \ Da, D ( со-ß со +

5И= «i "Т1-П+ аг arctS-+ arc'S-

л[сог +a,j 2xß\ а2 а7

F{u)=a,

ß

a,D

a2D

(7)

(8) (9)

2я^+а'У1 2 2

Здесь г = + дг + Т)2 , д, Т)) - декартовы координаты корреляционной функции, Б - дисперсия, а,,аг- коэффициенты, определяющие долю каждой из компонент, причем а, +а2 = 1,а„ СХг,р- параметры, и = ^и2 +и2 +и2 (в двумерном

случае и = -^и,2+и12, в одномерном - со =«,)• Для этой аппроксимирующей модели в аналитическом виде получены выражения для радиусов корреляции. Например, в двумерном случае выражение для радиуса корреляции р0 имеет вид:

где

радиусы корреляций первой и второй компоненты корреляционной функции (6), соответственно.

В диссертации предложены и другие классы моделей, в частности, в качестве спектральной плотности первого типа может быть использован гауссиан, а спектральная плотность 2-го типа Ф(м) в некоторых случаях может быть представлена как результат фильтрации ф(м)~м3ф(ы), где Ф(и) достаточно быстро убывающая спектральная плотность 1-го типа. Проведены обобщения разработанных методов идентификации на случай анизотропных полей неоднородностей в АМС.

б) о 5 5 в)« 1 г г) 0 01 д)о

Рис. 7. Идентификация спектральных плотностей полей неоднородностей в АМС

На рис. 7, а демонстрируется процедура идентификации спектральной плотности ВРЭМ изображения структуры аморфного сплава марки 2НСР. Здесь представлены: изображение участка сплава (размер участка (16х 16) нм), отсчеты ИЧХ и результат аппроксимации моделирующей спектральной плотностью вида (9) данной ИЧХ. Относительная ошибка аппроксимации составила 5.5%. По результатам аппроксимации для данного изображения можно вычислить три корреляционных радиуса /?„, рх, рг. Радиус корреляции ра = 0.29 нм лежит в пределах радиуса первой координационной сферы для атомной структуры аморфных сплавов

данного типа, а радиус корреляции рк = 0.98 нм соответствует среднему размеру длинноволновой структуры атомных кластеров, существующих в этом сплаве. Радиус корреляции р1 =0.16 нм определяется настройкой микроскопа на визуализацию с максимальным контрастом атомных кластеров, состоящих из 2-3 атомов.

Идентификация корреляционно-спектральных характеристик неоднородно-стей в АМС, проведенная нами для нескольких сотен образцов показала, что для 97% изображений относительная ошибка аппроксимации спектральных оценок суперпозицией спектральных плотностей первого и второго типов не превышает 15%. Установлено, что микроструктура АМС характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава.

В процессах структурной релаксации происходят изменения в микроструктуре, которые в свою очередь приводят к модификации соответствующих спектральных плотностей и корреляционных функций. Как было установлено выше, (см. гл. 3) для АМС марки 2НСР при термовоздействии исходная (в "свежезакаленном" состоянии) обычно однородная структура сплава может трансформироваться в анизотропную "сеточную" структуру (рис. 3, а). На рис. 7, б, в показаны результаты аппроксимации одномерных оценок спектральных плотностей: б - для образца в исходном состоянии, в - для образца, подвергнутого нагреву до 150°С и выдержанному при этой температуре в течение 8 часов. В первом случае для аппроксимации используется зависимость вида (8), а во втором - лучшая аппроксимация спектральной плотности обеспечивается аналитической зависимостью вида

1 1

я\а>+а;) 2л

{ß + cof+al {ß-af+al

(И)

На рис. 7, г, д демонстрируется процедура идентификации для образца сплава Со-Ni-P , полученного электрохимическим осаждением, в исходном состоянии (г) и подвергнутого облучению (д) у-квантами (доза 1018 у/СМ2). В первом случае спектральная плотность - монотонно убывающая функция, а во втором - суперпер-позиция типа (9). Полученные выше результаты позволяют использовать вид и параметры моделирующих спектральных плотностей, а также корреляционные радиусы в качестве признаков при классификации и идентификации неоднородно-стей микроструктуры в аморфных сплавах.

В пятой главе приведены результаты исследований крупномасштабных не-однородностей на поверхности АМС: неоднородностей на поверхности аморфных пленок, естественного и технологического микрорельефа аморфных лент. Методами растровой электронной микроскопии (РЭМ) исследованы крупномасштабные неоднородности поверхности АМС. На поверхности аморфных пленок визуализирован микрорельеф в виде бугорков и складок с размерами от 200 нм до 1 мкм. Технологический микрорельеф контактной поверхности быстрозакаленных лент определяется системой складок с поперечными размерами 1-3 мкм, обусловленной поверхностью закалочного диска, системой газовых полостей каплевидной и строчной фор-

мы с поперечными размерами от 10 мкм и более и системой неоднородностей тет-раэдрической формы с размерами от 3 до 200 мкм.

Разработаны методы визуализации микрорельефа контактной и свободной поверхности аморфных лент в оптической микроскопии. С использованием этих методов визуализированы крупномасштабные дефекты на контактной поверхности лент типа газовых строчек (размер этих образований, ориентированных вдоль оси ленты -до 200 мкм), каверн (размер 10-50 мкм), полос прокатки (размер до 3 мкм). Полосы прокатки имеют тонкую структуру, представляющую собой микрорельеф бугоркового типа с размерами ~ (0.5 - 3) мкм. Поперечные размеры рассмотренных неоднородностей обычно в (5 - 10) раз меньше. Это подтверждается результатами морфологического анализа изображений контактной поверхности (см. рис. 8, а - в).

Рис. 8. Морфологический анализ изображений контактной и свободной поверхности АМС 10НСР

На свободной поверхности визуализируется структура в виде свилей (см. рис. 8, г). Ее образование связано с замораживанием "ряби" поверхностных капиллярных волн, возникающих на свободной поверхности расплава в жидкой зоне диска-холодильника. На рис. 8, д, е показаны результаты морфологического анализа внешней поверхности изображения аморфной ленты. Морфологический анализ оптических изображений и физические измерения позволили установить, что длина капиллярных волн изменяется в пределах 50 - 100 мкм, а их амплитуда равна 2-3 мкм. Изотропная структура свилей с ячейками, близкими к круглой форме, характеризует однородность свойств ленты, анизотропия - вызывает формирование ориентационной, например, магнитной структуры. На некоторых лентах на внешней поверхности наблюдаются поры размером 25 - 75 мкм, которые появляются вследствие захвата расплавом газа из шихты.

Исследован естественный микрорельеф аморфных лент. Естественный микрорельеф определяется структурой, которая остается после удаления технологического рельефа послойным утонением лент с контактной и внешней поверхности. При препарировании образцов АМС марки 2НСР и 10НСР методами ионного травления на электронно-микроскопических снимках визуализируются крупномасштабные неоднородности с характерными размерами 1 - 3 мкм. Границы этих неоднород-ностей более светлые, чем ядро, что объясняется меньшей толщиной материала на границе. Исходная толщина лент - 20 мкм, после травления толщина ленты в центральной зоне неоднородностей - 1 мкм, а на границах - 0.1 - 0.2 мкм. Проведенные ВРЭМ исследования структуры участков образца на границах и внутри таких неоднородностей не выявили каких-либо особенностей аморфной структуры.

Исследовался химический состав данных образцов на границах и внутри крупномасштабных неоднородностей. Области для анализа выбирались таким образом, чтобы толщина соседних участков была примерно одинакова, что позволило проводить сравнение результатов анализа без поправок на разницу толщин различных участков образца. Количественный химический анализ показал, что на границе неоднородностей содержание кремния выше, чем на участках образца рядом с границей на 2 - 2.5 % (разница в концентрации кремния получена небольшая, так как участки для анализа выбирались рядом друг с другом). Можно предположить, что ближе к центру ячейки концентрация кремния становится меньше, а также уменьшается и содержание бора, что приводит к заметному снижению плотности материала на границах крупномасштабных неоднородностей. Концентрационные неоднородности в аморфных сплавах, формирование которых происходит еще в процессе быстрой закалки образцов, формируют поля напряжений на своих границах, уменьшая тем самым работу выхода в этих областях. Это, в свою очередь, является причиной изменения скорости ионного утонения материала и, в конечном итоге, позволяет визуализировать вариации его плотности, "переводя" их в значительные вариации толщины.

При утонении лент для оптических исследований использовалась электрохимическая полировка. Естественный микрорельеф визуализируется на поверхности ленты при снятии слоев материала со стороны контактной поверхности (около 10 мкм) и внешней поверхности (около 5 мкм). Установлено подобие в структурообразова-нии естественного микрорельефа для разных пространственных масштабов неодно-родностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Методами оптической микроскопии визуализирована "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами от 0,1 до 1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1 - 3 мкм, которым "соответствует" стохастическая структура и "сетки", наблюдаемые в этих лентах методами электронной микроскопии.

В ходе выполнения работ по проблематике АМС проведены исследования нескольких сотен образцов, получены тысячи изображений их микроструктуры. В связи с этим актуальным стал вопрос о построении электронной базы данных по микроструктуре АМС. Для решения этой проблемы в состав программного обес-

печения комплекса были включены средства поддержки и ведения пользовательских баз данных (БД) по электронно-оптическим изображениям. Система ведения баз данных позволяет вводить с рабочих мест комплекса в базу оригинальные электронно-оптические изображения и сопутствующую информацию (о спецификации материала, об условиях его получения, о микроскопах и особенностях процесса наблюдения) и проводить присущие обычным базам данных операции: редактирование, удаление, запросы по группам логических условий, подготовку отчетных форм. Система обеспечивает некоторые дополнительные возможности, связанные с решением задачи установления взаимозависимости между характеристиками микроструктуры (рассчитываются программами комплекса) и физико-технологических характеристиками исследуемого АМС. К базе подключаются программы обработки и анализа электронно-оптических изображений АМС. Поддерживается возможность проведения классификации объектов базы по произвольным группам характеристик, в первую очередь на основе расчетных характеристик микроструктуры - ИЧХ, ИПХ, морфометрических признаков и т.д. С использованием банка изображений технологической поверхности аморфных лент установлена перспективность применения спектральных характеристик изображений технологического микрорельефа к практически важной задаче идентификации технологических стадий приготовления быстрозакаленных аморфных лент.

В шестой главе предложены методы и исследованы результаты моделирования электронно-оптических изображений АМС. Моделирование позволяет получить "идеальные" изображения типичных микроструктур в АМС, исследовать природу их контраста в зависимости от флуктуаций плотности и статистических особенностей неоднородностей сплавов, оценить искажения, возникающие в изображающих системах микроскопов. Анализ электронно-оптических изображений АМС показывает, что такие изображения могут быть разбиты на ряд фрагментов, представляющих собой изображения нанокристаллов, кластеров, аморфной матрицы. При моделировании микроструктуры AMC каждый из фрагментов изображения f(x,y) представлялся в виде суперпозиции

f{x,y) = as{x,y)+bg{x,y) (12)

где - детерминированная (нанокристаллы), либо квазидетерминированная

(атомные кластеры) компонента, описывающая упорядочения в структуре фрагмента, - стохастическая компонента, описывающая статистические особенности аморфной матрицы рассматриваемого фрагмента, а,Ь- коэффициенты, определяющие долю каждой из компонент для данного фрагмента.

Для моделирования изображений нанокристаллов в АМС рассчитывались положения атомов в каждом из элементарных атомных монослоев, на которые разбивается соответствующая данному АМС кристаллическая структура в направлении распространения электронной волны. Затем вычислялась функция пропускания атомных монослоев

где <г - так называемая постоянная взаимодействия, а <р(х,у)- проекция распределения электронного потенциала на плоскость монослоя, представляющая собой суперпозицию проекций потенциалов (ра (дт, у) атомов слоя:

<Ро(*.у) = а,К0{2л2х2а0е£ехр(-;г V /</,). (14)

Здесь гг = х1 + у2, а0 - радиус орбиты Бора для электрона, а а1 , ¿>( , С(, с11 - коэффициенты, значения которых зависят от заряда ядра атома, /Т0(х)- модифицированная функция Бесселя нулевого порядка. Для расчета функции пропускания всего объекта использовался слоевой подход, а для "визуализации" изображений моделировались оптические схемы высокоразрешающих электронных микроскопов.

На рис. 9, а приведено смоделированное изображение образца нанокристал-ла у -железа толщиной 0.358 нм (одна элементарная ячейка в направлении (001)), которое может быть получено при наблюдении в оптической системе без аберраций. На рис. 9, б, в приведены смоделированные изображения образцов нанокри-сталлов -железа толщиной 5 нм, которые могут быть получены при шерцеров-

ских условиях наблюдения для с помощью 200 кВ ( С, =1.3 мм, Д =70 нм) и 400 кВ ( С, =1.3 мм, Д = 56 нм) электронных микроскопов соответственно. При ускоряющих напряжениях микроскопов, лежащих в диапазоне (150 - 200) кВ изображения атомов железа сильно размыты, и фактически наблюдаются изображения атомных плоскостей, а при напряжениях близких к 100 кВ ( Сг =1.3 мм) изображения нанокристаллов -железа становятся полностью размытыми.

Рис. 9. Моделирование изображений кристаллов у -железа

При прохождении электронной волны через участки с аморфной структурой тонкими объектами являются двумерные распределения флуктуаций электронной плотности. Эти флуктуации моделировались нами однородным случайным полем со спектральной плотностью типа (9), где в качестве монотонно убывающей компоненты использовалась гауссова спектральная плотность. В этом случае гауссова компонента описывает стохастическую структуру аморфной матрицы, а квазипериодическая - атомные кластеры в АМС, наблюдаемые на фоне аморфной матрицы. Очевидно, что характер смоделированных таким образом микроструктур будет

зависеть от параметров спектральной плотности, в частности, ее анизотропии. Напомним, что спектральная плотность данного типа использовалась нами при идентификации корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС.

На рис. 10, а, б приведены изображения соответственно "решеточных" и "цепочечных" кластеров на фоне аморфной матрицы, полученные при ВРЭМ исследованиях структуры АМС марки 2НСР. Хорошее соответствие между экспериментальными ВРЭМ - изображениями атомных кластеров и смоделированными получено нами в тех случаях, когда квазипериодическая компонента спектральной плотности имела острый максимум. При этом отношение параметра периодичности к параметру стохастичности квазипериодической компоненты корреляционной

функции Р = >100, а ее доля (коэффициент я2), как правило, должна составлять не менее 60%. В случае моделирования "решеточных" кластеров значения р > 300 (интервал корреляции для "решеточных" кластеров больше, чем для "цепочечных"). Кроме того, квазипериодическая компонента спектральной плотности для "решеточных" кластеров должна быть анизотропной. Анизотропия задается в частотной области путем наложения маски, пропускающей спектральные компоненты в заданных направлениях. На рис. 10, г, д приведены смоделированные изображения соответственно "решеточных" и "цепочечных" кластеров на фоне аморфной матрицы.

Рис. 10. Моделирование типичных микроструктур в АМС

Длинноволновые неоднородности АМС характеризуются значительно более слабыми корреляционными связями между элементами структуры, чем, скажем, атомные кластеры и, по существу, отражают особенности структуры аморфной

матрицы. Обычно "сеточные" структуры проявляются на электронно-микроскопических изображениях образцов АМС, находящихся на различных стадиях релаксации от аморфного состояния к кристаллическому. При этом на начальном этапе релаксации "сеточная" структура, как правило, отсутствует, а затем вследствие диффузионных процессов в образце сплава происходит рост дисперсии флуктуации электрического потенциала. Это позволяет при относительно небольших дефокусировках в электронном микроскопе наблюдать крупномасштабную "сеточную" структуру распределения проекции зарядовой плотности в образце. Для моделирования длинноволновых неоднородностей микроструктуры АМС нами использовалась либо квазипериодическая, либо гауссова спектральная плотность. Квазипериодическая спектральная плотность применялась для моделирования длинноволновых структур в АМС, в частности, стохастической структуры, особенности которых проявляются в спектральной области в виде "гало". Для моделирования стохастической "сеточной" структуры использовалась гауссова спектральная плотность. На рис. 10 показано экспериментальное (в) и смоделированное (е) изображения стохастической "сеточной" структуры в аморфном сплаве (экспериментальное - изображение аморфной пленки состава Co-Ni-P, полученной электрохимическим осаждением).

Разработан метод моделирования многокомпонентных оптических систем, используемый в диссертации для изучения особенностей формирования изображений в электронной и оптической микроскопии АМС. Пусть объект с комплексной функцией пропускания /(дс) находится на расстоянии а перед собирающей линзой и освещается электронной (световой) монохроматической волной со сферическим волновым фронтом произвольного радиуса с. Комплексная амплитуда p(x,b) поля на расстоянии b за линзой имеет вид ~/лг(/-а) У

р(х,Ь)~ех р

Л

(16)

где - фокусное расстояние линзы, - длина световой волны,

_ с{/{а + Ь)-аЬ]

/(1а + Ь + с)-Ъ[а + с)'

Представив в (15) функцию пропускания через интеграл Фурье и выполнив интегрирование по координате, получаем

exi

{-'W^^i'^Hi^FirY-,17)

где 7"(м) - фурье-образ функции и - пространственная частота. В дискретном случае при 2 — 20 = О2 / ЯЫ (Б - апертура оптической системы, N - число отсчетов) максимальные разности фаз в двух соседних отсчетах для квадратичных фазовых множителей в интегралах (15) и (17) совпадают и не превышают л .Алгоритм метода состоит в том, что при г > г0 поле р(х,Ь) рассчитывается исходя из выра-

жения (15), а при 2йгл -из выражения (17). На основе данного алгоритма разработана универсальная программная система, которая применялась в диссертации для моделирования работы электронных микроскопов, исследования оптических систем визуализации неоднородностей на поверхности быстрозакаленных АМС, расчета корректирующих элементов оптических систем наблюдения неоднородно-стей в АМС, основанных на методе дефокусировки.

Основные результаты работы и выводы:

1. При ВРЭМ исследованиях микроструктуры быстрозакаленных аморфных сплавов состава визуализированы атомные кластеры с различным типом упорядочений в структуре: анизотропным - "решеточным", и практически изотропным - "цепочечным". Методами спектрального и морфомет-рического анализа определен средний период таких упорядочений (~ 0.3 нм) и эффективный размер отдельного элемента кластера (~ 0.2 нм). Установлено, что интервал пространственных корреляций для "решеточных" кластеров примерно в полтора раза превышает интервал корреляции "цепочечных" кластеров и составляет около 1.2 нм. Эти упорядоченные области имеют структуру близкую к микрокристаллам соединения . По всей видимости, упорядоченные структуры данного типа находятся в расплаве и замораживаются при закалке. Характерные размеры этих образований 1-3 нм.

2. На ранних стадиях кристаллизации аморфного сплава Ре77№|8{9Вп визуализируется "ячеистая" структура, где в центре каждой из "ячеек" при нагреве формируется микрокристаллит . Эта структура обычно представляет собой псевдопериодическое колебание плотности материала вблизи его среднего значения с максимумами в местах расположения кристаллитов. Центрами кристаллизации

являются атомные комплексы размером в несколько межатомных расстояний с локальной координацией атомов, соответствующей . При отжиге образцов сплавов состава в течение нескольких часов при температуре не менее 150°С на электронно-микроскопических снимках формируется крупномасштабная "сеточная" структура (размер ячеек "сетки" 4-10 нм). Спектральный анализ изображений "сеточных" структур, в целом, подтверждает квазипериодический характер "сеток". При нагреве образцов до 200°С наблюдается рост микрокристаллов, а в интервале температур 250 -300°С происходит фазовый переход

3. Кристаллизация сплава Ребт^^пВц осуществляется через зарождение и рост микрокристаллов , причем микрокристаллы ни в одном из экспериментов обнаружены не были. Отличия в структуре при кристаллизации сплавов

и связаны с различным химическим составом сплавов

(сплав Реб7№б51цВ|б имеет большую концентрацию металлоидов). Достаточно вы-

сокая концентрация бора в сплаве приводит к росту числа кристал-

лов даже при небольшом нагреве.

4. Визуализированы и классифицированы по корреляционно-спектральным и морфометрическим характеристикам различные типы длинноволновых неоднород-ностей в АМС: стохастические структуры (размеры неоднородностей 1-5 нм), "сетки" (размер ячеек 5-100 нм), образования на поверхности типа складок (длина более 100 нм, высота около 10 нм).

5. Впервые на примере АМС состава Со-Р и Co-Ni-P, полученных электрохимическим и химическим осаждением, показано, что внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для этой группы сплавов.

6. Впервые осуществлена идентификация корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС по электронно-микроскопическим изображениям. Установлено, что микроструктура АМС характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава. При радиационном облучении и термовоздействии на образцы АМС происходят изменения в микроструктуре, которые в свою очередь приводят к модификации соответствующих спектральных плотностей и корреляционных функций, причем их модификация, как правило, сопровождается ростом доли спектральной плотности квазигармонического типа при увеличении степени воздействия.

7. Исследован естественный микрорельеф аморфных лент, получаемых быстрой закалкой из расплава. Разработаны методы наблюдения технологических неодно-родностей и неоднородностей свободной поверхности в АМС средствами оптической микроскопии. Выявлено подобие в структурообразовании естественного микрорельефа для разных пространственных масштабов неоднородностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Методами оптической микроскопии визуализирована "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами 0,1-1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1 - 3 мкм, которым "соответствует" стохастическая структура и "сетки", наблюдаемые методами электронной микроскопии.

8. Разработан метод моделирования изображений атомных кластеров и длинноволновых неоднородностей в структуре АМС, основанный на слоевом подходе и моделировании распределения неоднородностей электронного потенциала в слоях однородным случайным полем с задаваемой спектральной плотностью. Впервые смоделированы ВРЭМ изображения "решеточных" и "цепочечных" кластеров, а также электронно-микроскопические изображения длинноволновых микроструктур в АМС, в частности, изображения "сеточных" структур. Установлен вид, оп-

ределены параметры спектральных плотностей и получены оценки дисперсии флуктуации электронного потенциала в слоях при моделировании изображений микроструктур различных типов.

9. На основе спектрального и структурно-морфологического анализа микроскопических изображений разработаны методы идентификации корреляционно-спектральных характеристик стохастической структуры сплавов, численной параметризации микроструктуры и ее анизотропии, оценивания морфометрических характеристик и взаимного расположения элементов структуры, анализа и контроля технологического микрорельефа контактной и свободной поверхностей АМС.

10. Разработан метод моделирования произвольных многокомпонентных оптических систем в микроскопии и когерентной оптике. С использованием данного метода исследован ряд методик визуализации фазового контраста, традиционно применяемых в электронно-оптических исследованиях АМС, разработана оптическая система лазерного микроскопа, позволяющая существенно расширить область прямоугольности частотной характеристики микроскопа при работе в режиме дефокусировки.

11. На базе электронных и оптических микроскопов, голографических установок, персональных компьютеров, современных сетевых технологий и разработанных в диссертации методов анализа и моделирования изображений создан комплекс программно-аппаратных средств для анализа микроструктуры АМС по электронно-оптическим изображениям.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Антонова Л.М., Матохин А.В., Должиков СВ., Плотников B.C. Юдин В.В. Патерсоновский синтез в оптическом диапазоне электронограмм поликристаллических пленок // Металлофизика. 1984. Т. 6. № 3. - С. 64-67.

2. Юдин В.В., Алексеев А.Г., Верховская Т.А., Плотников B.C. и др. Исследование изменений структуры высокодисперсных пленок методом лазерной дифракто-метрии. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. № 8. - С. 97-103.

3. Юдин В.В., Матохин А.В., Плотников B.C., Должиков СВ., Юдина Л.А. Динамика анизотропии структурных суперсеток в пленках Со-Р, Co-Ni-P при распаде аморфного состояния // Поверхность. Физика, химия, механика. 1985. № 12. -С.54-60.

4. Плотников B.C. Особенности сеточного строения аморфных пленок // Тем. сб. Физические процессы в тонких пленках. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета. 1986. - С. 64-75.

5. Сафронова Л.А., Смирнов В.В., Плотников B.C., Шмакова Е.Э., Василенко Ю.В. К вопросу о формировании естественного микрорельефа аморфной ленты Fe-Ni-Si-B // Физика металлов и металловедение. 1990. № 8. - С. 107-113.

6. Сафронова Л.А., Плотников B.C., Василенко Ю.В. Способ исследования микроструктуры образца. Авторское свидетельство № 4639518. 1990.

7. Пустовалов Е.В., Захаров Н.Д., Плотников B.C. Процессы структурной релаксации и начальная стадия кристаллизации аморфных сплавов на основе Fe // Latvian Journal ofphysics and technical scienas. 1991. № 5. - P. 86-91.

8. Должиков СВ., Золотарев С.Н., Плотников B.C. Процессы структурной релаксации при термовоздействии на аморфные сплавы Со-Р // Поверхность. Физика, химия, механика. 1992. № 7. - С. 109-113.

9. Должиков СВ., Плотников B.C. Динамика структуры сплавов при изменении концентрации металлоида//Физика твердого тела, 1992. Т. 34, Вып. 1. - С. 55-59.

10. Должиков СВ., Плотников B.C., Золотарев С.Н., Грабчиков С.С Статистический анализ релаксации структуры аморфных сплавов Co-Ni-P при воздействии гамма-квантов // Физика металлов и металловедение. 1992. № 5. - С 41-46.

11. Pustovalov E.V., Zakharov N.D., Plotnikov V.S. Local atomic ordering in amorphous metllic alloys// Proc. of the 10th European Congr. on Kirctron Microscopy. Granada (Spain) 7-11 Sept.. 1992. - P. 350-351.

12. Плотников B.C., Должиков СВ., Грудин Б.Н. Анализ анизотропии крупномасштабных неоднородностей при изменении концентрации металлоида в сплавах Со-Р // Физика металлов и металловедение. 1993. Т. 75, Вып. 1. - С131 -135.

13. Чебокевич Л.А., Воробьев Ю.Д., Слабженникова И.М., Пустовалов Е.В., Должиков СВ., Сергеева Т.М., Плотников B.C. Роль кластеров в создании магнитной анизотропии в аморфных пленках Co-Ti // Физика металлов и металловедение. Т.75, Вып.4. 1993.-С 79-83.

14. Pustovalov E.V., Zakharov N.D., Plotnikov V.S. Local atomic ordering in amorphous Fe-based alloys// Phys.stat.sol. (a) 1993. V.135. - P. K1-K4.

15. Grudin В., Plotnicov V., Fischenko V. Laboratory simulator for investigation sea water mixing // Proceedings Opticalmethods in biomedical and environmental Sciences. 1994.-P. 341-344.

16. Плотников B.C., Фищенко В.К., Должиков СВ., Грудин Б.Н., Пустовалов Е.В. Комплекс автоматизированных средств электронной и оптической микроскопии в исследовании металлических материалов с аморфной структурой // Вестник ДВО РАН. № 2. 1995. - С. 86-95.

17. Грудин Б.Н., Фищенко В.К., Кулешов Е.Л., Плотников B.C. Фазово-контрастный визуализатор плотностных неоднородностей морской воды. Патент № 2046321.1995.

18. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Исследование неупорядоченных сред по электронно-оптическим изображениям. Владивосток: ДВГУ. 1999. -359 с.

19. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Пустовалов Е.В., Фищенко В.К. Моделирование и параметризация изображений аморфной структуры, полученных методом

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ

НАЦИОНАЛЬНАЯ

БИБЛИОТЕКА СПетсрбург ОЭ 300 «кт

высокоразрешающей электронной микроскопии // Изв. РАН. Сер. физ. 1999. Т. 63, №7.-С. 1301-1305.

20. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Должиков СВ., Фищенко В.К. Исследование корреляционно-спектральных характеристик длинноволновых неоднородностей в аморфных металлических материалах по электронно-оптическим изображениям // Физика металлов и металловедение. 2000.Т. 90, №5. -С. 13-18.

21. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Покрашенко А.А., Фищенко В.К. Структурно-морфологический анализ неоднородностей в металлических материалах по электронно-микроскопическим изображениям // Физика металлов и металловедение.

2000. Т. 90, № 6. - С. 58-63.

22. Грудин Б.Н., Кулешов Е.Л., Плотников B.C., Фищенко В.К. Исследования пространственно-временных характеристик оптической микроструктуры термоха-линных неоднородностей морской воды по фазово-контрастным изображениям // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 2001. Т. 37, № 2. - С. 265 -273.

23. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование на ЭВМ многокомпонентной когерентной оптической системы // Изв. вузов. Приборостроение.

2001. Т. 44, №3. -С.34-39.

24. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Покрашенко А.С., Фищенко В.К. Система морфологического анализа микроскопических изображений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001. Т. 67, № 5. - С. 32 - 37.

25. Грудин Б.Н., Клещева Н.А., Плотников B.C., Фищенко В.К. Лабораторно-компьютерный практикум по Фурье-оптике // Физическое образование в вузах. 2001. Т. 7, №1,- С. 107-116.

26. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К., Должиков СВ. Определение корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей структуры в аморфных сплавах по микроскопическим изображениям // Изв. РАН. Сер. физ. 2001. Т. 65, №10. -С. 1411-1416.

27. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование и анализ изображений в электронной и оптической микроскопии. Владивосток: Дальнаука, 2001.-221 с.

28. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Комплекс аппаратно-программных средств для исследований микроструктуры тонких пленок по электронно-оптическим изображениям // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2001. № 11. - С. 3 — 8.

29. Grudin В. N., Plotnikov V. S. Modeling ofprocesses of formation ofthe images in optical-electronic systems // Proceedings SPIE. 2001. Vol. 4513. - P. 117-126.

30. Плотников B.C., Грудин Б.Н., Кисленок Е.Г. Моделирование микроскопических изображений аморфных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2004. Т. 97, № 4. - С. 329-336.

Плотников Владимир Сергеевич

АВТОРЕФЕРАТ

МИКРОСТРУКТУРА АМОРФНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ И ЕЕ ДИНАМИКА В ПРОЦЕССАХ РЕЛАКСАЦИИ И КРИСТАЛЛИЗАЦИИ

Подписано в печать 16.04.2004 Формат 60x84 1/16. Усл-печ. л 2,09; уч-изд. л. 2,11. Тираж 100 экз. Заказ № 216

Издательство Дальневосточного университета 690950, г. Владивосток, ул. Октябрьская, 27

Отпечатано в типографии Издательско-полиграфического комплекса ДВГУ 690950, г. Владивосток, ул. Алеутская, 56

не 1 о 7 46

 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора физико-математических наук, Плотников, Владимир Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Методы электронной и оптической микроскопии в исследованиях микроструктуры АМС.

1.1. Структура аморфных металлических сплавов и задачи электронно-оптических исследований (обзор литературы).

1.1.1. Локальная структура АМС.

1.1.2. Субструктурные неоднородности. Столбчатое, сеточное строение АМС.

1.1.3. Типы реакций кристаллизации в аморфных сплавах.

1.1.4. Электронно-микроскопические исследования структуры аморфных материалов.

1.2. Математическое описание процессов формирования изображений в электронной и оптической микроскопии.

1.3. Особенности ВРЭМ исследований АМС.

1.4. Методики электронно-микроскопических исследований микроструктуры АМС.

1.4.1. Методика светлопольной электронной микроскопии.

1.4.2. Методика темнопольной электронной микроскопии.

1.4.3. Методика малоуглового рассеяния электронов.

ГЛАВА 2. Комплекс программно-аппаратных вычислительных и моделирующих средств для обработки информации в электронной и оптической микроскопии аморфных сплавов.

2.1. Архитектура комплекса, аппаратные средства.

2.2. Программное обеспечение комплекса: архитектура и функции

2.3. Предварительная обработка и улучшение изображений.

2.4. Спектральный анализ микроскопических изображений.

2.4.1. Цифровой метод вычисления периодограмм.

2.4.2. Оптико-цифровой спектральный анализ.

2.4.3. Анализ спектров изображений.

2.4.4. Программная реализация процедуры аппроксимации спектральных плотностей электронно-оптических изображений.

2.5. Фильтрация электронно-оптических изображений.

2.5.1. Пространственная фильтрация изображений.

2.5. 2. Пространственно-частотная фильтрация изображений.

2.6. Система морфологического анализа микроскопических изображений.

Основные результаты главы.

ГЛАВА 3. Исследование структуры и ее упорядочений в аморфных сплавах методами высокоразрешающей электронной микроскопии.

3.1. Препарирование образцов для ВРЭМ исследований аморфных сплавов.

3.2. Нанокристаллы и упорядоченные области в структуре аморфных сплавов состава FeNiSiB.

3.3. Структурная релаксация и кристаллизация аморфных сплавов FeNiSiB при "in situ" нагреве в электронном микроскопе.

3.4. Расшифровка структуры локальных областей упорядочения аморфных сплавов FeNiSiB.

3.5. Моделирование структуры аморфного железа, никеля и сплавов Fe80B2o, Fe75B25.

3.6. Моделирование ВРЭМ изображений структуры аморфных сплавов.

Основные результаты главы.

ГЛАВА 4. Исследование длинноволновых неоднородностей в аморфных сплавах и их корреляционно-спектральных характеристик в процессах структурной релаксации и кристаллизации.

4.1. Стохастическая микроструктура и "сетка" в АМС.

4.2. Электронно-микроскопические исследования "сетки" на примере изучения динамики сеточного строения в процессе отжига аморфных Co-Ni-P пленок.

4.3. Исследование динамики "сеточных" структур в процессах структурной релаксации АМС методом случайных секущих.

4.3.1. Метод случайных секущих.

4.3.2. Программная реализация метода секущих.

4.3.3. Исследования динамики сеточных структур в аморфном сплаве Со - Р при изменении концентрации металлоида.

4.3.4. Исследования динамики сеточных структур в аморфных сплавах при облучении образцов у -квантами и термовоздействии

4.4. Длинноволновые субструктурные неоднородности в АМС.

4.5. Корреляционно-спектральные модели неоднородностей в

4.5.1. Однородные случайные поля.

4.5.2. Аналитические выражения для спеюральных плотностей и корреляционных функций.

4.6. Процедура идентификации корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС и ее программная реализация

4.7. Идентификация спектральных плотностей и корреляционных функций длинноволновых неоднородностей в АМС.

Основные результаты главы.

ГЛАВА 5. Исследование крупномасштабных неоднородностей на поверхности АМС. Базы данных по микроструктуре АМС.

5.1. Электронно-микроскопические исследования неоднородностей на поверхности АМС.

5.1.1. Электронно-микроскопические исследования неоднородностей на поверхности аморфных пленок.

5.1.2. Электронно-микроскопические исследования неоднородностей на поверхности быстрозакаленных АМС.

5.2. Оптические исследования микрорельефа быстрозакаленных

5.2.1. Методы наблюдения технологического микрорельефа быстрозакаленных сплавов с использованием оптической микроскопии.

5.2.2. Оптические исследования технологического микрорельефа быстрозакаленных АМС.

5.3. Формирование естественного микрорельефа поверхности быстрозакаленных аморфных лент.

5. 4. Проектирование и ведение пользовательских баз данных по элеюронно-оптическим изображениям АМС.

Основные результаты главы.

ГЛАВА 6. Моделирование микроскопических изображений аморфных сплавов.

6.1. Моделирование изображений нанокристаллов в структуре

6.1.1. Моделирование функций пропускания атомных монослоев.

6.1. 2. "Толстые" образцы. "Слоевой метод".

6.2. Моделирование изображений атомных кластеров и длинноволновых неоднородностей в структуре АМС.

6.2.1. Моделирование функций пропускания объектов в виде случайных полей с заданной спектральной плотностью.

6.2.2. Моделирование изображений атомных кластеров в АМС.

6.2.3. Моделирование изображений "сеточных" структур в АМС.

6.3. Моделирование изображений субструктурных длинноволновых неоднородностей в АМС.

6.4. Моделирование неоднородностей оптического диапазона в

6.5. Моделирование оптических систем электронных и оптических микроскопов.

6.5.1. Алгоритм расчета элементарного оптического каскада.

6.5.2. Алгоритм и результаты моделирования на ЭВМ многокаскадной оптической системы.

6.5.3. Коррекция частотной характеристики оптической системы в методе дефокусировки.

Основные результаты главы.

 
Введение диссертация по физике, на тему "Микроструктура аморфных металлических сплавов и ее динамика в процессах релаксации и кристаллизации"

Актуальность темы. Аморфные металлические сплавы (АМС) - новый класс металлических материалов, обладающих уникальным сочетанием магнитных, электрофизических, механических и коррозионных свойств. В последние годы АМС находят все более широкое применение в авиакосмической технике, электронной и электротехнической промышленности, где они используются как магнитомягкие материалы в сердечниках трансформаторов и высокочувствительных датчиках, как припои, катализаторы, коррозионностойкие конструкционные материалы.

Исследования АМС активно ведутся в нашей стране и за рубежом и носят принципиально комплексный характер. В практическом аспекте усилия исследователей направлены на разработку новых сплавов с заданными служебными свойствами, обеспечение стабильности этих свойств и совершенствование технологий приготовления сплавов. Решение этих вопросов осложняется неразработанностью до настоящего времени многих фундаментальных вопросов аморфного состояния, в том числе и в металлических системах. Существующие в настоящее время теоретические модели аморфной структуры могут быть названы по аналогии с идеальным кристаллом моделями идеальной аморфной среды. В этих моделях атомная структура аморфных сред определяется как состояние с отсутствием корреляций между атомами на больших расстояниях при сохранении их на нескольких координационных сферах. При усреднении по достаточно большим объемам аморфная среда должна выглядеть совершенно однородной.

Важное место в изучении АМС занимают методы, основанные на прямом наблюдении их структуры электронно-оптическими приборами. Именно электронно-оптическими исследованиями последних лет установлено, что реальная структура АМС существенно отличается от идеальной картины. На электронно-оптических снимках аморфных сплавов, опубликованных в работах Захарова Н.Д., Аронина А.С., Варна А., Имура Т., Хофмана X. и др., визуализированы неоднородности с характерными размерами от нескольких ангстрем до нескольких миллиметров. Основными причинами возникновения длинных корреляций в АМС являются экстремальные условия получения аморфного состояния и внешние воздействия - термообработка, радиационное облучение и др.

Среди актуальных в ближайшие годы проблем в области фундаментальных исследований АМС (Глезер А.М., 2001 г.) выделим следующие: проведение исследований атомной структуры АМС в зависимости от условий их получения и режимов последующей обработки; сопоставление структуры и физико-химических свойств АМС, полученных различными методами; детальный анализ структурных состояний, реализующихся при переходе из аморфного состояния в кристаллическое, и их влияния на физико-механические свойства АМС.

Решение этих проблем невозможно без проведения электронно-оптических исследований реальной структуры всей иерархии неоднородностей в АМС (атомных кластеров, длинноволновых неоднородностей, технологического микрорельефа). Такие исследования предполагают дальнейшее накопление и систематизацию электронно-оптических данных по структуре различных групп материалов, количественную параметризацию различных типов структурных неоднородностей с целью поиска и детализации взаимосвязи между разнообразными свойствами АМС и особенностями их структуры. В условиях значительного и все нарастающего объема таких данных проведение электронно-оптических исследований невозможно без применения новейших средств анализа и моделирования изображений, учитывающих специфику как самих неоднородностей в АМС, так и задач их исследования.

Обработка изображений в электронно-оптических исследованиях применяется с начала 60-х годов. Большой вклад в развитие различных систем обработки микроскопических изображений внесли Клуг А. и Бергер Д. (оптическая обработка), Розен-фельд А. и Прэтг У. (цифровая обработка), Богданов К.М. и Яновский Б.П. (оптико-структурный машинный анализ). В последнее десятилетие многократно увеличилась вычислительная эффективность доступных широкому кругу исследователей персональных компьютеров. При этом, однако, распространенной практикой стало использование в научных исследованиях универсальных систем обработки изображений, возможности которых при решении конкретных научных задач следует признать весьма ограниченными, поскольку в них не учитывается специфика исследуемого класса изображений и специфика научной задачи. А такая специфика для микроскопических изображений АМС объективно существует. Как правило, электронно-оптические изображения АМС имеют слабый контраст и на них сложно выделить какие-либо объекты, так как между неоднородностями отсутствуют резкие границы. Во многих случаях микроструктуры в АМС имеют вытянутый (свилеобразный) характер. Некоторые технологии получения сплавов, например, быстрая закалка из расплава, приводят к анизотропии в распределении неоднородностей, которая проявляется на соответствующих электронно-оптических изображениях. Для анализа таких изображений актуальной является разработка методов, позволяющих количественно описывать упорядочения и анизотропию в структуре, оценивать и идентифицировать спектральные плотности исследуемых по изображениям микроструктур, оценивать мор-фометрические характеристики объектов микроструктуры и их взаимное расположение, исследовать динамические изменения корреляционно-спектральных и морфо-метрических характеристик неоднородностей при фазовых переходах и внешних воздействиях, моделировать электронно-оптические системы наблюдения и получаемые с их помощью изображения типичных микроструктур в АМС.

Целью диссертационной работы является исследование реальной микро-' структуры аморфных металлических сплавов (атомных кластеров, аморфной матрицы, длинноволновых неоднородностей, технологического микрорельефа) и ее динамики в процессах релаксации и кристаллизации методами электронной и оптической микроскопии с применением программно-аппаратных средств обработки, анализа и моделирования изображений.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

1. Разработать методы количественной параметризации, идентификации корреляционно-спектральных характеристик и оценивания морфометрических характеристик неоднородностей в АМС по электронно-оптическим изображениям. Реализовать разработанные методы в виде комплекса программно-аппаратных вычислительных средств для обработки и анализа изображений, ведения пользовательских баз данных в электронной и оптической микроскопии аморфных сплавов.

2. Исследовать на примере быстрозакаленных аморфных сплавов на основе железа микроструктуру АМС (упорядочения, анизотропию, спектральные и морфомет-рические характеристики) на уровне атомных кластеров. Исследовать методами высокоразрешающей электронной микроскопии (ВРЭМ) динамику микроструктуры в данных сплавах при термовоздействии.

3. Исследовать особенности строения и определить морфометрические характеристики длинноволновых неоднородностей (стохастической структуры, "сеток", складок) в аморфных сплавах. Исследовать динамические изменения в структуре АМС в процессах релаксации и кристаллизации сплавов при внешних воздействиях (термическом и радиационном). Определить аналитический вид и параметры спектральных плотностей полей неоднородностей в АМС различного состава, полученных с использованием разных технологий и подвергшихся различным внешним воздействиям.

4. Определить морфометрические характеристики крупномасштабных неоднородностей АМС на поверхности аморфных пленок и быстрозакаленных лент. Визуализировать и классифицировать крупномасштабные дефекты на контактной и свободной поверхности быстрозакаленных лент. Исследовать особенности формирования естественного микрорельефа аморфных лент.

5. Разработать методы моделирования электронно-оптических изображений типичных микроструктур в АМС, исследовать природу их контраста в зависимости от флуктуации плотности и статистических особенностей неоднородностей в АМС, оценить искажения, возникающие в изображающих системах микроскопов. Смоделировать микроскопические изображения атомных кластеров и аморфной матрицы, стохастической и сеточной структуры в АМС; установить вид, определить параметры спектральных плотностей неоднородностей при моделировании в АМС микроструктур различных типов.

Научная новизна работы:

1. В аморфных сплавах на основе железа методами ВРЭМ визуализированы атомные кластеры с различным типом упорядочений в структуре: анизотропным -"решеточным", и практически изотропным - "цепочечным". Установлено, что эти упорядоченные области имеют структуру близкую к микрокристаллам соединения Fe3B. Характерные размеры этих образований 1-3 нм.

Кристаллизация этих сплавов при нагреве осуществляется через зарождение и рост либо микрокристаллов у — Fe, либо микрокристаллов Fe^B (в зависимости от концентрации металлоидов в сплаве). При нагреве образцов до 200°С наблюдается рост микрокристаллов, а в интервале температур 250 - 300°С происходит фазовый переход у — Fe —> о. — Fe.

2. Визуализированы и классифицированы по корреляционно-спектральным и морфометрическим характеристикам различные типы длинноволновых неоднородностей в АМС: стохастические структуры (размеры неоднородностей 1-5 нм), "сетки" (размер ячеек 5-100 нм), образования на поверхности типа складок (длина более 100 нм, высота около 10 нм).

3. Впервые на примере АМС состава Со-Р и Co-Ni-P, полученных электрохимическим и химическим осаждением, показано, что внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для этой группы сплавов.

4. Впервые осуществлена идентификация корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС по электронно-микроскопическим изображениям. Установлено, что микроструктура АМС характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава. При термическом и радиационном воздействии на образцы АМС и при фазовых переходах от аморфного состояния к кристаллическому, и, наоборот, от кристаллического к аморфному, происходят изменения в характере микроструктуры, сопровождающиеся модификацией вида спектральных плотностей и изменениями корреляционных радиусов полей неоднородностей в аморфных сплавах.

5. Исследован естественный микрорельеф аморфных лент, получаемых быстрой закалкой из расплава. Выявлено подобие в струкгурообразовании естественного микрорельефа для разных пространственных масштабов неоднородностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Методами оптической микроскопии визуализирована "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами от 0,1 до 1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1-3 мкм, которым "соответствует" стохастическая структура и "сетки", наблюдаемые в этих лентах методами электронной микроскопии.

6. Впервые смоделированы ВРЭМ изображения "решеточных" и "цепочечных" кластеров, а также электронно-микроскопические изображения длинноволновых микроструктур в АМС, в частности, изображения "сеточных" структур. Установлен вид, определены параметры спектральных плотностей и получены оценки дисперсии флуктуаций электронного потенциала в слоях при моделировании изображений микроструктур различных типов.

Научная и практическая значимость работы. Экспериментально определены корреляционно-спектральные и морфометрические характеристики всей иерархии неоднородностей в реальных аморфных сплавах. На основе экспериментальных данных впервые предложены и идентифицированы корреляционно-спектральные модели полей неоднородностей, справедливость которых подтверждена результатами моделирования всех характерных типов микроструктур в аморфных сплавах. Выполненные в диссертации электронно-оптические исследования микроструктуры АМС и ее динамики в процессах релаксации и кристаллизации позволяют детализировать взаимосвязи между физическим состоянием аморфных сплавов и особенностями их структуры, что важно для построения последовательной теории реальных аморфных сплавов и выбора технологий получения сплавов с заданными служебными свойствами.

На базе оптических и электронных микроскопов, голографических установок, оптических элементов для когерентной оптики, лазеров, персональных компьютеров и современных сетевых технологий разработан комплекс программно-аппаратных средств для анализа микроструктуры АМС. Комплекс позволяет компенсировать аберрации оптических систем микроскопов, устранять шумы, смазывание и размытие изображений, осуществлять поиск нужного фрагмента на зашумленных изображениях, подчеркивать границы неоднородностей и слабо выраженные регулярные компоненты, удалять низкочастотные тренды освещенности, визуализировать неоднородности заданного диапазона размеров, оценивать спектральные и морфометрические характеристики структуры аморфных сплавов по микроскопическим изображениям.

Выполненные в диссертации исследования включались в основные направления научно-исследовательских работ ДВГУ в 1980-2001 гг. Исследования поддерживались РФФИ (проект 96-07-89195 "Разработка баз данных по структуре и свойствам АММ" (1996 - 1998 гг.)); Институтом "Открытое общество" (грант № IEA70Gu "Фурье-оптика в глобальной сети Интернет" (1999 г.)); ФЦП "Интеграция" (проекты № А0025, Ко А0026 и № Ф0012).

Основные защищаемые положения:

1. В исходном состоянии в микроструктуре аморфных сплавов Fe77NiiSi9Bi3 и Fe67Ni6SinBi6 сплавов существуют области локального атомного порядка в виде "решеток" и "цепочек" со структурой близкой к микрокристаллам соединения Fe3B. Размер таких образований 1-3 нм. На ранних стадиях кристаллизации при нагреве аморфного сплава FeyyNiiSigB^ наблюдается "ячеистая" структура, где в центре каждой из "ячеек" формируется микрокристаллит у — Fe, а в интервале температур 250

300°С наблюдается фазовый переход y-Fe-^a-Fe. Кристаллизация сплава

Fe67Ni6SiiiBi6 осуществляется через зарождение и рост микрокристаллов Fe3B.

2. На электронно-оптических снимках АМС визуализируются длинноволновые неоднородности различных типов и пространственных масштабов: стохастические структуры (размеры неоднородностей 1-5 нм), "сетки" (размер ячеек 5-100 нм), образования на поверхности типа складок (длина более 100 нм, высота около 10 нм).

3. Внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов состава Со-Р и Co-Ni-P, полученных электрохимическим и химическим осаждением находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для этой группы сплавов.

4. Микроструктура аморфных сплавов состава Fe-Ni-Si-B, Fe-B, Со-Р, Co-Ni-P и др. характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава. При радиационном облучении и термовоздействии происходят изменения в микроструктуре, которые в свою очередь приводят к модификации соответствующих спектральных плотностей и корреляционных функций, причем их модификация, как правило, сопровождается ростом доли спектральной плотности квазигармонического типа при увеличении степени воздействия.

5. Подобие в структурообразовании естественного микрорельефа аморфных лент, получаемых быстрой закалкой из расплава, для разных пространственных масштабов неоднородностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Стохастической структуре и "сеткам", наблюдаемым в этих лентах методами электронной микроскопии, "соответствует" "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами от 0,1 до 1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1-3 мкм, которые визуализируются методами оптической микроскопии.

6. Метод моделирования ВРЭМ изображений "решеточных" и "цепочечных" кластеров, электронно-микроскопических изображений длинноволновых микроструктур в АМС, в частности, изображений "сеточных" структур, основанный на слоевом подходе и моделировании распределения неоднородностей электронного потенциала в слоях однородным случайным полем с задаваемой спектральной плотностью. Аналитический вид, параметры спектральных плотностей и оценки дисперсии флуктуаций электронного потенциала в слоях при моделировании микроструктур различных типов.

Апробация результатов работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались: на Всесоюзных семинарах по аморфному магнетизму (Красноярск, 1978 г., 1980 г.,1989 г.; Самарканд, 1983 г.); на Всесоюзных конференциях по физике магнитных явлений (Пермь, 1981 г.; Пермь 1990 г.); на Всесоюзных школах-семинарах "Новые магнитные материалы для микроэлектроники" (Ашхабад, 1980 г.; Донецк, 1982 г.); на Всесоюзных конференциях и симпозиумах по электронной микроскопии (Сумы, 1982 г.; Москва 1983 г., 1984 г., 1986 г., 1988г.); на Всесоюзных научных конференциях "Проблемы исследования структуры аморфных металлических сплавов" (Москва 1984 г., 1988 г.); на II Всесоюзной конференции по физике и технологии тонких пленок (г. Ивано-Франковск, 1984 г.); на Всесоюзной научной конференции "Состояние и перспективы развития микроэлектронной техники" (Минск, 1985 г.); на Всесоюзных семинарах "Материалы с аморфной и микрокристаллической структурой" (Москва, 1985 г., 1988 г.); на VI Всесоюзной конференции "Проблемы научных исследований в области изучения и освоения мирового океана" (г. Владивосток, 1983 г.); на XIII Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (г. Москва, 1987 г.), на VI Всесоюзном симпозиуме РЭМ-89 (г. Звенигород, 1989 г.), на XIV Всесоюзной конференции по электронной микроскопии (г. Суздаль, 1990 г.), на

1-ой Всесоюзной конференции "Кластерные материалы" (г. Ижевск, 1991 г.), на V Всесоюзной конференции "Аморфные прецизионные сплавы: технология, свойства, применение" (г. Ростов-Великий, 1991г.); на Международной научно-технической конференции "Новые технологии получения слоистых и порошковых материалов" (г. Сочи, 1993 г.); на Всероссийской конференции "Проблемы современных материалов и технологий производства наукоемкой продукции" (г. Пермь, 1993 г.); на Всеросс. научно-метод. конф. "Компьютерные технологии в высшем образовании" (С.Петербург, 1994 г.); International conference of distance education in Russia (Moscow, 1996); на 36-ой - 42-ой Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях (г. Владивосток, 1993 - 1999 г.г.); на Российских конференции по электронной микроскопии (Москва, 1998 г., 2000 г., 2002 г.); на VI-ой Всероссийской научно-технической конференции "Повышение эффективности методов и средств обработки информации" (г. Тамбов, 2000 г.); на VII-ой Всероссийской конференции "Аморфные прецизионные сплавы" (г. Москва, 2000 г.).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 120 работ, в том числе две монографии. Основные результаты диссертации опубликованы в работах [6,7,27-83,90-96,112,113,131-141,144-149,154-156,164-169,171,174,176-178,180-192,249-252,301,336,337]. Все новые научные результаты, вынесенные автором на защиту, получены самостоятельно.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, включающего 340 наименований. Работа содержит 354 страницы текста и 147 рисунков.

 
Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты работы и выводы

1. При ВРЭМ исследованиях микроструктуры быстрозакаленных аморфных сплавов состава Fe^NiiSigB^ и Fe67Ni6SinBi6 визуализированы атомные кластеры с различным типом упорядочений в структуре: анизотропным - "решеточным", и практически изотропным - "цепочечным". Методами спектрального и морфометри-ческого анализа определен средний период таких упорядочений 0.3 нм) и эффективный размер отдельного элемента кластера 0.2 нм). Установлено, что интервал пространственных корреляций для "решеточных" кластеров примерно в полтора раза превышает интервал корреляции "цепочечных" кластеров и составляет около 1.2 нм. Эти упорядоченные области имеют структуру близкую к микрокристаллам соединения Fe3 В. По всей видимости, упорядоченные структуры данного типа находятся в расплаве и замораживаются при закалке. Характерные размеры этих образований 1-3 нм.

2. На ранних стадиях кристаллизации аморфного сплава Fe^NiiSigBn визуализируется "ячеистая" структура, где в центре каждой из "ячеек" при нагреве формируется микрокристаллит y-Fe. Эта структура обычно представляет собой псевдопериодическое колебание плотности материала вблизи его среднего значения с максимумами в местах расположения кристаллитов. Центрами кристаллизации y — Fe являются атомные комплексы размером в несколько межатомных расстояний с локальной координацией атомов, соответствующей y — Fe. При отжиге образцов сплавов состава Fe/yN^SigBn в течение нескольких часов при температуре не менее 150°С на электронно-микроскопических снимках формируется крупномасштабная "сеточная" структура (размер ячеек "сетки" 4-10 нм). Спектральный анализ изображений "сеточных" структур, в целом, подтверждает квазипериодический характер "сеток". При нагреве образцов до 200°С наблюдается рост микрокристаллов, а в интервале температур 250 -300°С происходит фазовый переход y-Fe->a-Fe.

3. Кристаллизация сплава Fe67Ni6SinB16 осуществляется через зарождение и рост микрокристаллов Fe3B, причем микрокристаллы y — Fe ни в одном из экспериментов обнаружены не были. Отличия в структуре при кристаллизации сплавов Fe77Ni1Si9Bi3 и Fe67Ni6SinBi6 связаны с различным химическим составом сплавов (сплав Fe67Ni6SinBi6 имеет большую концентрацию металлоидов). Достаточно высокая концентрация бора в сплаве Fe67Ni6SinBi6 приводит к росту числа кристаллов Fe3 В даже при небольшом нагреве.

4. Визуализированы и классифицированы по корреляционно-спектральным и морфометрическим характеристикам различные типы длинноволновых неоднородностей в АМС: стохастические структуры (размеры неоднородностей 1-5 нм), "сетки" (размер ячеек 5-100 нм), образования на поверхности типа складок (длина более 100 нм, высота около 10 нм).

5. Впервые на примере АМС состава Со-Р и Co-Ni-P, полученных электрохимическим и химическим осаждением, показано, что внешние воздействия (термообработка, радиационное облучение), а также изменение концентрации металлоида в химическом составе сплавов находят свое отражение в изменении параметров "сеточных" микроструктур, характерных для этой группы сплавов.

6. Впервые осуществлена идентификация корреляционно-спектральных характеристик неоднородностей в АМС по элеюронно-микроскопическим изображениям. Установлено, что микроструктура АМС характеризуется целой иерархией корреляционных радиусов, лежащих в диапазоне от 0.2 нм до 100 нм и зависящих от состава и технологии приготовления сплава. При радиационном облучении и термовоздействии на образцы АМС происходят изменения в микроструктуре, которые в свою очередь приводят к модификации соответствующих спектральных плотностей и корреляционных функций, причем их модификация, как правило, сопровождается ростом доли спектральной плотности квазигармонического типа при увеличении степени воздействия.

7. Исследован естественный микрорельеф аморфных лент, получаемых быстрой закалкой из расплава. Разработаны методы наблюдения технологических неоднородностей и неоднородностей свободной поверхности в АМС средствами оптической микроскопии. Выявлено подобие в структурообразовании естественного микрорельефа для разных пространственных масштабов неоднородностей, наблюдаемых методами электронной и оптической микроскопии. Методами оптической микроскопии визуализирована "оптическая" стохастическая структура с характерными размерами ОД - 1 мкм и крупномасштабные концентрационные неоднородности типа "сетки" с характерными размерами 1 - 3 мкм, которым "соответствует" стохастическая структура и "сетки", наблюдаемые методами электронной микроскопии.

8. Разработан метод моделирования изображений атомных кластеров и длинноволновых неоднородностей в структуре АМС, основанный на слоевом подходе и моделировании распределения неоднородностей электронного потенциала в слоях однородным случайным полем с задаваемой спектральной плотностью. Впервые смоделированы ВРЭМ изображения "решеточных" и "цепочечных" кластеров, а также электронно-микроскопические изображения длинноволновых микроструктур в

АМС, в частности, изображения "сеточных" структур. Установлен вид, определены параметры спектральных плотностей и получены оценки дисперсии флуктуаций электронного потенциала в слоях при моделировании изображений микроструктур различных типов.

9. На основе спектрального и структурно-морфологического анализа микроскопических изображений разработаны методы идентификации корреляционно-спектральных характеристик стохастической структуры сплавов, численной параметризации микроструктуры и ее анизотропии, оценивания морфометрических характеристик и взаимного расположения элементов структуры, анализа и контроля технологического микрорельефа контактной и свободной поверхностей АМС.

10. Разработан метод моделирования произвольных многокомпонентных оптических систем в микроскопии и когерентной оптике. С использованием данного метода исследован ряд методик визуализации фазового контраста, традиционно применяемых в электронно-оптических исследованиях АМС, разработана оптическая система лазерного микроскопа, позволяющая существенно расширить область прямо-угольности частотной характеристики микроскопа при работе в режиме дефокусировки.

11. На базе электронных и оптических микроскопов, голографических установок, персональных компьютеров, современных сетевых технологий и разработанных в диссертации методов анализа и моделирования изображений создан комплекс программно-аппаратных средств для анализа микроструктуры АМС по электронно-оптическим изображениям.

Выполненные в диссертации исследования включались в основные направления научно-исследовательских работ ДВГУ в 1980-2001 г.г. Исследования поддерживались РФФИ (проект 96-07-89195 "Разработка баз данных по структуре и свойствам АММ" (1996 - 1998 г.г.)); Институтом "Открытое общество" (грант № IEA70Gu "Фурье-оптика в глобальной сети Интернет" (1999 г.)); ФЦП "Интеграция" (проекты № А 0025, № А 0026 и № Ф0012).

 
Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора физико-математических наук, Плотников, Владимир Сергеевич, Владивосток

1. Александров К.С., Игнатченко В.А. Аморфные магнетики // Вестник АН СССР. 1983. №7.- С.56-63.

2. Абросимова Г.Е., Аронин А.С. и др. Структура массивных аморфных сплавов на основе циркония после механических испытаний при повышенных температурах // XVIII Росс. конф. по ЭМ: тез. докл. Черноголовка 5 июня 8 июля 2000 г. - С.148.

3. Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Асадчиков В.Е., Серебряков А.В. Эволюция структуры аморфных сплавов Fe-B и Co-Fe-Si-B при нагреве ниже температуры кристаллизации//ФММ. 1986. т. 62, вып.З. С.496-502.

4. Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Воропаева JI.B. Структурные изменения при нагреве аморфных сплавов Fe-B-P// Металлофизика.-1989. т.11, N3. С.102-105

5. Абросимова Г.Е., Аронин А.С., Зверькова И.И., Гуров А.Ф., Кирьянов Ю.В. Образование, структура и микротвердость нанокристаллических сплавов Ni-Mo-B // ФТТ. 1998. т. 40, №1.- С.10-16.

6. Антонова JI.M., Матохин А.В., Должиков С.В., Плотников B.C. Юдин В.В. Патерсоновский синтез в оптическом диапазоне электронограмм поликристаллических пленок. // Металлофизика, 1984. т.б, №3. С.64-67.

7. Аронин А.С., Абросимова Г.Е., Кирьянов Ю.В., Молоканов В.В. Структура нанокристаллических сплавов //XVIII Росс.конф. по ЭМ: Тез.докл. Черноголовка 5 июня 8 июля 2000г. С. 150.

8. Бакут П.А., Колмогоров Г.С., Ворновицкий Н.Э. Сегментация изображений: методы пороговой обработки // Зарубежная радиоэлектроника. 1987. № 10.- С. 6-24.

9. Бандривский С.А., Давин Г.Д. Сегментация изображений с использованием фрактальных характеристик // Оптический журнал. 1997. №2. С. 53-56.

10. Барабаненков Ю.Н., Кравцов Ю.А., Рытов С.М., Татарский В.И. Состояние теории распространения волн в случайно-неоднородной среде // Успехи физ. наук. 1970. Т.102, №1. С.3-42.

11. Белащенко Д.К. Структура жидких и аморфных металлов.- М./ Металлургия. 1985. -192 с.

12. Беленький А.Я. Модель некристаллической атомной структуры //ДАН СССР.1985. Т.281, № 6. С.1352-1355.

13. Бернштейн M.JL, Богданов К.М., Платова С.Н. и др Разработка и экспериментальная проверка методики количественного анализа растровых изображений изломов стали // Металловедение и термическая обработка металлов, 1976. № 8. С.50-54.

14. Берт П.Дж. Интеллектуальное восприятие в пирамидальной зрительной машине // ТИИЭР. 1988. Т.76, № 8. С.175-186.

15. Бетехтин В.И., Глезер A.M., Кадомцев А.Г., Кипяткова А.Ю. Избыточный свободный объем и механические свойства аморфных сплавов // ФТТ, 1998, т.40, №1, С.85-89.

16. Богачев И. Н., Вайнштейн А. А., Волков С. Д. Введение в статистическое металловедение. М.: Металлургия, 1972. 216 с.

17. Богданов К. М. Метод количественного анализа морфологических структур на основе их статистических характеристик // В кн.: Рабочее совещание по проблемам автоматического анализа микроскопических объектов. Тезисы докл., Пущино: АН СССР, 1966. -С. 4-5.

18. Богданов К. М., Козлов Ю. Г., Пантелеев Б. П., Яновский К. А. Система «Протва-2М» для оптико-структурного машинного анализа микрообъектов и их изображении // Труды ВНИИ биотехника, вып. 1. М.: ОНТИТЭИ микробиопром, 1972.-С. 68-75.

19. Вайнштейн Б.К. Электронная микроскопия атомного разрешения //УФН. 1987. Т.152, Вып.1.- С.75-131.

20. Василенко Г.И., Белинский А.Н. и др. Оптическая и цифровая обработка изображений в системах дистанционного зондирования. В кн.: Оптическая и цифровая обработка изображений. JL: Наука, 1988. С. 19-29.

21. Василенко Г.И., Тараторин A.M. Восстановление изображений. М.: Радио и связь, 1986. 304 с.

22. Герольд У., Кестер У Влияние замещения металла или металлоида в аморфных сплавах железо-бор на из кристаллизацию -В.кн.: Быстрозакаленные металлы. М.:Металлургия. 1983. С.147-154.

23. Глезер A.M., Молотилов Б.В. Структура аморфных сплавов// УФН.-1987.-т.152.Вып. 4. -С.573-611.

24. Глезер A.M. Аморфные и нанокристаллические структуры: сходства, различия, взаимные переходы // Рос. Хим. Ж., 2002. t.XLVT, №5 С.57-63.

25. Гончукова Н.О., Мазурин О.В., Качалов В.М. Исследование структурной релаксации в металлическом стекле Pd78i5Cu6Sii5i5 методом сканирующей калориметрии // Металлофизика 1985. т.7, №1. С. 67-71

26. Грудин Б.Н., Кулешов E.JL, Плотников B.C., Должиков С.В. и др. Программно-аппаратный комплекс обработки и анализа РЭМ-информации. // Тезисы докладов VIII симпозиума РЭМ-93, Черноголовка, 1993. С.ЗО.

27. Грудин Б.Н., Мерщанский A.M., Плотников B.C., Должиков С.В. Лазерный оптический микроскоп для контроля свободной поверхности быстрозакаленных сплавов. // Тезисы докладов VIII симпозиума РЭМ-93, Черноголовка, 1993. С.134.

28. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К., Система пространственно-частотной фильтрации электронно-микроскопических изображений //Тез. докл. 38-ой

29. Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, 1995. С.125-127.

30. Грудин Б.Н., Фищенко В.К., Кулешов Е.Л., Плотников B.C. Фазово-контрастный визуализатор плотностных неоднородностей морской воды. Патент № 2046321. 1995.

31. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Морфологический и статистический анализ изображений. Учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1995. 60 с.

32. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Фищенко В.К., Плотников B.C. Комплекс аппаратно-программных средств для обработки изображений на персональных ЭВМ. Учебное пособие. Издательство ДВГУ, 1995.- 42 с.

33. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Структура комплекса баз данных материала-исследователя //Тез. докл. 39-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, 1996.- С. 25-27.

34. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Исследование анизотропии структурных неоднородностей в аморфных металлических сплавах. Препринт № 396. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1996. -16 с.

35. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Аппаратно-программный комплекс для обработки изображений в оптической и электронной микроскопии аморфных металлических сплавов. Препринт №4-96. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1996. -24 с.

36. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование на ЭВМ фазово-контрастных методик наблюдения микроструктуры в оптической и электронной микроскопии. Препринт №2-96. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1996.- 20 с.

37. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Согласованная фильтрация в цифровых и оптических системах обработки изображений. Учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1996.- 53 с.

38. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Устранение эффектов размытия изображений в системах фильтрации на основе преобразования Фурье. Учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1996.-51 с.

39. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование на ЭВМ электронно-микроскопических изображений. Препринт №1-97. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1997.- 37 с.

40. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Применение оптических методов в исследованиях термохалинной микроструктуры морской воды. Препринт №3-97. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1997. 22 с.

41. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Корреляционные функции и спектральные плотности квазиоднородных изотропных полей. Препринт № 2-97. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1997.- 26 с.

42. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование на ЭВМ элементов фурье-оптики // Тез. докл. 41-ой Всероссийской межвузовской научно-технич. конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, 1998.- С. 66-68.

43. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование на ЭВМ многокаскадной когерентной оптической системы // Тез. докл. 41 -ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, 1998.-С. 63-65.

44. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Корреляционные функции квазиоднородных случайных полей. // Тез. докл. 39-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ. 1998.- С. 49-51.

45. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Компьютерное моделирование элементов и систем фурье-оптики. Ч. 1,2. Учебное пособие. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 1998. 82 с.

46. Грудин Б.Н., Плотников B.C.,.Фищенко В.К Программные средства для обработки электронно-оптических изображений // Тез. докл. 42 -ой Всероссийскоймежвузовской научно-технической конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ,1999.- С. 59-61.

47. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Исследование неупорядочных сред по электронно-оптическим изображениям. Владивосток: Издательство Дальневосточного университета, 1999. 359 с.

48. Грудин Б.Н., Должников С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Компьютерный практикум по Фурье оптике // Сб. научных трудов Харьковского государственного политехнического университета. Выпуск 7. Харьков, 1999. - С. 357-360.

49. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Пустовалов Е.В., Фищенко В.К. Моделирование и параметризация изображений аморфной структуры, полученных методом высокоразрешающей электронной микроскопии // Известия АН. Серия физическая. 1999. Т. 63, №7. С.1301-1305.

50. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Аппаратно-программные средства для обработки микроскопических изображений // Тезисы докл. 18-ой Российской конференции по электронной микроскопии. М.: Изд-во ИПТМ РАН,2000.-С. 106.

51. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Покрашенко А.А, Фищенко В.К. Структурно-морфологический анализ микроскопических изображений // Тезисы докл. 18-ой Российской конференции по электронной микроскопии. М.: Изд-во ИПТМ РАН, 2000.-С. 107.

52. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Покрашенко А.А., Фищенко В.К. Структурно-морфологический анализ неоднородностей в металлических материалах по электронно-микроскопическим изображениям // Физика металлов и металловедение. 2000. Т. 90, № 6. С. 58-63.

53. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К., Кисленок Е.Г. Спектральный анализ электронно-оптических изображений. Препринт № 1ф-2001. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2001.- 56 с.

54. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Покрашенко А.С., Фищенко В.К. Система морфологического анализа микроскопических изображений // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2001.Т.67, № 5. С. 32-37.

55. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К., Покрашенко А.А. Морфологический анализ электронно-оптических изображений. Препринт № 2ф-2001. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2001. 52 с.

56. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование на ЭВМ многокомпонентной когерентной оптической системы // Известия вузов. Приборостроение. 2001.Т. 44, № 3. С.34-39.

57. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К., Лученков В.Б. Фильтрация электронно-оптических изображений. Препринт № Зф-2001. Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета, 2001.- 56 с.

58. Грудин Б.Н., Клещева Н.А., Плотников B.C., Фищенко В.К. Лабораторно-компьютерный практикум по Фурье-оптике //Физическое образование в вузах. 2001. Т. 7, № 1. С. 107-116.

59. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К., Лученков В.Б. Моделирование электронно-оптических изображений. Владивосток, 2001. 46 с. (Препринт ДВГУ: 04ф-2001).

60. Грудин Б.Н., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование и анализ изображений в электронной и оптической микроскопии. Владивосток: Дальнаука, 2001.-221 с.

61. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Моделирование микроскопических изображений // Тез. докл. 19 Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. 2002. С. 80.

62. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C. Построение трехмерных моделей моноатомных структур// Тез. докл. 19 Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. 2002. С. 81.

63. Грудин Б.Н., Должиков С.В., Плотников B.C., Фищенко В.К. Исследование структуры по электронно-микроскопическим изображения м// Тез. докл. 19 Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. 2002. С. 148.

64. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970. -362 с.

65. Гудмен Дж. Возможности когерентных оптических систем обработки информации // ТИИЭР.1977. Т. 65, № 1. С.37-49.

66. Гуревич С.Б., Очин Е.Ф. Состояние и перспективы развития систем обработки изображений. В кн.: Оптическая и цифровая обработка изображений. JL: Наука, 1988.-С.5-19.

67. Даджен Д., Мерсеро P.M. Цифровая обработка многомерных сигналов: Пер с англ./ Под ред. ЛЛЯрославского. М.: Мир, 1987. -356 с.

68. Дженкинс Г., Ватгс Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир, 1971,Т.1-2. -608 с.

69. Диксмер Дж., Садок Дж.Ф. Структурные модели. В кн.: Металлические стекла. М.:Металлургия, 1984. - С.39-48.

70. Должиков С.В., Плотников B.C., Чеканова JI.A. Динамика структуры сплавов Со-Р при изменении концентрации металлоида. // Тезисы докладов V Всесоюзной конференции «Аморфные прецизионные сплавы: Технология, свойства, применение». Москва. 1991. С. 53-54.

71. Должиков С.В., Золотарев С.Н., Плотников B.C. Процессы структурной релаксации при термовоздействии на аморфные сплавы Со-Р // Поверхность. 1992. № 7. С.109-113.

72. Должиков С.В., Плотников B.C. Динамика структуры сплавов при изменении концентрации металлоида // ФТТ. 1992. Т. 34, № 1. С. 55-59.

73. Должиков С.В., Плотников B.C., Золотарев С.Н., Грабчиков С.С. Статистический анализ релаксации структуры аморфных сплавов Co-Ni-P при воздействии гамма-квантов // ФММ. 1992. № 5. С. 40-46.

74. Должиков С.В., Плотников B.C., Пустовалов Е.В. Моделирование трехмерной микроструктуры аморфных металлов. // Тезисы докладов XVIII Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. 2000. С. 108.

75. Дубинин С.Ф., Пархоменко В.Д., Теплоухов С.Г., Гощицкий Б.Н. Аморфизация твердых тел быстрыми нейтронами //ФТТ 1998, т .40, N.9. С.1585-1588.

76. Займан Дж. Модели беспорядка. Теоретическая физика однородно неупорядоченных систем: Пер. с англ.- М.: Мир. 1982. 592 с.

77. Зверев В.А. Радиооптика. М.: Сов.радио. 1975.- 302 с.

78. Золотухин И.В. Физические свойства аморфных металлических материалов. М.: Металлургия, 1986. 176 с.

79. Иваницкий Г.Р., Куницкий А.С. Исследование микроструктуры объектов методами когерентной оптики. М.: Энергия. 1981. 168 с.

80. Игнатченко В.А., Исхаков. Р.С. Типы корреляционных функций неоднородных сред и возможность их экспериментальной идентификации // ФММ, 1990. № 9. С.5-18.

81. Игнатченко В.А., Исхаков Р.С. Стохастические свойства неоднородностей аморфных магнетиков // Магнитные свойства кристаллических и аморфных сред. Новосибирск: Наука, 1989.- С.128-147.

82. Игнатченко В.А., Исхаков Р.С. Спиновые волны в случайно-неоднородной анизотропной среде. //ЖЭТФ. 1977. Т. 72, № 3. С.1005-1017.

83. Игнатченко В.А., Исхаков Р.С. Спиновые волны в аморфных и мелкодисперсных ферромагнетиках с учетом диполь-дипольного взаимоднйствия // ЖЭТФ. 1978. Т. 74, № 4. С. 1386-1393.

84. Игнатченко В.А., Исхаков Р.С Дисперсионное соотношение и спиновая спектроскопия аморфных магнетиков // ЖЭТФ. 1978. Т. 75, №10. С.1438-1443.

85. Игнатченко В.А., Исхаков Р.С. Стохастическая магнитная структура и спиновые волны в аморфных ферромагнетиках. Изд. АН СССР, сер. физ. 1980. Т. 44, №7.-С. 1434-1437.

86. Каули Дж. Основы формирования изображений. // Сб. статей: Основы аналитической электронной микроскопии. М.: Металлургия, 1990.- С.36-70.

87. Каули Дж. Физика дифракции. М.: Мир,1979. 431с.

88. Кестер У., Герольд У. Кристаллизация металлических стекол.-В кн. Металлические стекла. Вып 1. Ионная структура, электронный перенос и кристаллизация (под ред. Гюнтеродта Г. и Бека Г.). М.: Мир.-1983. - С. 325-371.

89. Ковтуненко B.C., Колинько С.А., Дубровская Г.Н. Особенности электронного рассеяния в аморфных пленках Ge-Sb // XVIII Росс.конф. по ЭМ: Тез.докл. Черноголовка 5 июня 8 июля 2000 г.- С.51.

90. Крайнова Г.С., Плотников B.C., Грудин Б.Н., Чухрий Н.И. Микромагнитная структура аморфных пленок ПМ-РЗМ, ПМ-М. // Тез. докл. 29-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, 1986.- С.49 -50.

91. Крайнова Г.С., Плотников B.C. и др. Лоренцева мирокскопия в исследовании микромагнитной структуры аморфных пленок ПМ-РЗМ, ПМ-М. // Тезисы докладов XIV Всесоюзной конференции по электронной микроскопии, Москва, 1990, с. 161-162.

92. Лендэрис Г.Г., Стенли Г.Л. Метод дискретизации дифракционных картин для автоматического распознавания образов // ТИИЭР. 1970.Т.58, № 2. С.22-40.

93. Либерман Х.Х. Приготовление образцов: различные методы и описание способов закалки из расплава. В кн.: Аморфные металлические сплавы. М.: Металлургия. 1987.- С.38-52.

94. Люборский Ф.Е. Аморфные металлические сплавы. В кн.: Аморфные металлические сплавы. М.:Металлургия, 1987.-С.9-16.

95. Люборский Ф.Е. Магнитные свойства, важные для применений в технике. В кн.: Аморфные металлические сплавы. М.:Металлургия, 1987. - С. 356-374.

96. Марагос П., Шафер Р.У. Морфологические системы для многомерной обработки сигналов // ТИИЭР. 1990. Т.78, № 4. С.109-132.

97. Марпл С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения. М.: Мир. 1990.-584 с.

98. Мартин Дж., Доэрти Р. Стабильность микроструктуры металлических систем. М.: Атомиздат. 1978. 280 с.

99. Маслов В.В. Кинетика и механизм кристаллизации аморфного сплава Fe85Bi5 в присутствии растворимых примесей // Металлофизика и новейшие технологии. 1999. Т. 19, № 2. С. 17-26.

100. Мессмер Р.П. Теория локальной электронной структуры аморфных металлов. В кн.: Аморфные металлические сплавы. М.: Металлургия, 1987. С. 106117.

101. Металлические стекла. М.: Металлургия, 1984. 264 с.

102. Металлические стекла. Вып.2: Атомная структура и динамика, электронная структура, магнитные свойства (под ред. Гюнтеродта Г. и Бека Г.). М.: Мир. 1986.-456 с.

103. Металлические стекла. Ионная структура, электронный перенос и кристаллизация, (под ред.: Гюнтеродта Г., Бека Г. Пер. с англ. М.:Мир. ).1983. 376 с.

104. Мирошниченко Н.С. Закалка из жидкого состояния. М.: Металлургия,1982.- 168 с.

105. Новиков И.И., Климов К.М., Сафронова P.M., Тимофеев В.Н. Электронно-микроскопическое исследование аморфных сплавов после электростимулированной прокатки.- В кн. Аморфные металлические материалы.-М. Наука. 1984. -С. 128-143.

106. Оптико-структурный машинный анализ изображений. Под ред. К.А. Яновского. М.: Машиностроение, 1984. 277с.

107. Практические методы в электронной микроскопии. Ленинград: Машиностроение. 1980. - 342 с.

108. Практическая растровая электронная микроскопия // Под ред. Гоулдстейна Дж., Яковица Х.М. М.: Мир. 1978. 656 с.

109. Плотников B.C., Юдина Л.А., Должиков С.В. и др. Топологическая кинетика складок в процессе распада аморфного состояния на пленках ПМ-М, ПМ-РЗ. // Материалы III Всесоюзного семинара по аморфному магнетизму, Самарканд,1983.-С.127.

110. Плотников В.С, Макогина Е.И., Юдина Л.А., Юдин В.В. Возможные механизмы анизотропии аморфных пленок. // Межвузовский сборник «Рост и структура нитевидных кристаллов и тонких пленок», 1984. Воронеж. С.51-54.

111. Плотников B.C., Чухрий Н.И., Юдин В.В. Топологический механизм старения аморфных пленок и фольг. // Материалы семинара: «Материалы с аморфной и микрокристаллической структурой». Москва. 1985. С. 10-11.

112. Плотников B.C. Особенности сеточного строения аморфных пленок. // Тем. сб. Физические процессы в тонких пленках, Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета. 1986. С.64-75.

113. Плотников B.C., Грудин Б.Н., Кисленок Е.Г. Моделирование икроскопических изображений аморфных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2004. Т. 97, №4.-С. 331-338.

114. Плотников B.C., Должиков С.В., Грудин Б.Н. Анализ анизотропии крупномасштабных неоднородностей при изменении концентрации металлоида в сплавах Со-Р // Физика металлов и металловедение. 1993. Т.75, Вып.1. С.131-135.

115. Плотников B.C., Фищенко В.К., Должиков С.В., Грудин Б.Н., Пустовалов Е.В. Комплекс автоматизированных средств электронной и оптической микроскопии в исследовании металлических материалов с аморфной структурой // Вестник ДВО РАН. №2. 1995.-С. 86-95.

116. Порай-Кошиц Е.А. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей под малыми углами // УФН. 1949. т.39. Вып.4. -С.573-611

117. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. В двух книгах. М.: Мир, 1982.-790с.

118. Пустовалов Е.В., Захаров Н.Д., Плотников B.C. Процессы структурной релаксации и начальная стадия кристаллизации аморфных сплавов на основе Fe // Latvian Journal of physics and technical scienas. 1991. № 5. p.86-91.

119. Пустовалов E.B., Захаров Н.Д., Грудин Б.Н., Плотников B.C., Структурная релаксация аморфных металлических сплавов при нагреве // 37-ая Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция. Владивосток: Изд-во ТОВВМУ, 1993.- С. 167-210.

120. Пустовалов Е.В., Грудин Б.Н., Фищенко В.К., Плотников B.C. Моделирование и параметризация ВРЭМ-изображений аморфной структуры // Тез. докл. 17 Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. 1998. С.18-19.

121. Пустовалов Е.В., Захаров Н.Д., Плотников B.C., Должиков С.В. Структура термообработанных в сильном магнитном поле аморфных сплавов на основе железа.

122. Тезисы докладов XVIII Российской конференции по электронной микроскопии, Черноголовка, 2000, с.181.

123. Пустовалов Е.В., Захаров Н.Д., Плотников B.C., Nanosructures and chemical inhomogeneities in amorphous metallic alloys. //Тезисы докладов XVIII Российской конференции по электронной микроскопии, Черноголовка, 2000, с. 199.

124. Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений. М.: Мир, 1972.230 с.

125. Рудаков П. И., Сафонов В. И. Обработка сигналов и изображений. MATLAB 5.x. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2000.- 416 с.

126. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В .И. Введение в статическую радиофизику, Ч. 2. М.: Наука, 1978.- 463 с.

127. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970.376 с.

128. Сафронова Л.А., Овчаров В.П., Плотников B.C. и др. Формирование микрорельефа на поверхности быстрозакаленных лент. // Сб. трудов научно-практической конференции стран-членов СЭВ «Аморфные и микрокристаллические материалы», Москва, 1989. -С.21-23.

129. Сафронова Л.А., Смирнов В.В., Плотников B.C., Шмакова Е.Э., Василенко Ю.В. К вопросу о формировании естественного микрорельефа аморфной ленты Fe-Ni-Si-B // ФММ. 1990. С. 107-113.

130. Сафронова Л.А., Плотников B.C., Василенко Ю.В. Способ исследования микроструктуры образца. Авторское свидетельство № 4639518, 1990.

131. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние.- М./ Наука.-1986. -280 с.

132. Скаков Ю.А., Крапошин B.C. Затвердевание в условиях сверхбыстрого охлаждения и фазывае превращения //Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР. Металловедение и термическая обработка металлов.-1980. т. 13. С.3-78.

133. Скотт М. Термическая стабильность и кристаллизация металлических стекол. В кн.: Быстрозакаленные металлы. М.:Металлургия, 1983, С.106-117.

134. Сороко Л.М. Гильберт-оптика. М.: Сов. радио, 1981. 158 с.

135. Сороко Л.М. Основы голографии и когерентной оптики. М.: Сов. радио, 1974.-453 с.

136. Спенс Дж. Экспериментальная электронная микроскопия высокогоразрешения. М.:Наука,1986. 320 с.

137. Старк Г. Теория и измерение оптических фурье-спектров. В кн.: Применение методов фурье-оптики. М.: Радио и связь, 1988. - С. 14 - 49.

138. Скрипов В.П., Коверда В.П. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. Зарождение кристаллов в жидкостях и аморфных твердых телах. М.: Наука. 1984. с. 141-156.

139. Тимакова Г.П., Грудинин С.В., Бочкарев В.Ф., Осуховский В.Э., Плотников B.C. и др. Микроструктура аморфных Fe80-Gd20 пленок // В сб.: Физика магнитных пленок. Вып. №13. Иркутск. 1979. -С.31-34.

140. Тимакова Г.П., Плотников B.C., Дитина 3.3. и др. Роль поровой и кластерной компонент в замедлении старения ультрадисперсных и аморфных сред // Материалы II Всесоюзного семинара по аморфному магнетизму. 1980 Красноярск. -С.24-25.

141. Томас Г., Горинд М. Дж. Просвечивающая электронная микроскопия материалов. М.:Наука. 1983. 318 с.

142. Ульман Д.Р., Хоппер Р.У. Релаксация в стеклах. В кн.: Металлические стекла. М.:Металлургия. 1984.- С.106-128.

143. Хандрих К., Кобе С. Аморфные ферро- и ферримагнетики. М.:Мир. 1982.294с.

144. Хеймендаль М., Мауснер Г. Электронно-микроскопическое исследование кинетики кристаллизации в сплаве РезгМзбСгнР^Вб METGLAS 2826А. В. кн.: Быстрозакаленные металлы. М.:Металлургия. 1983. - С. 222-226.

145. Хирш П., Хови А., Николсон Р., Пэшли Д., Уэлан М. Электронная микроскопия тонких кристаллов. М.: Мир. 1968. - 574 с.

146. Шимель Г. Методика электронной микроскопии. М.: Мир. 1972.300 с.

147. Эгами Т. Атомный ближний порядок в аморфных металлических сплавах. В кн.: Аморфные металлические сплавы. М.: Металлургия. 1987. С. 92-106.

148. Юдин В.В., Тимакова Г.П., Плотников B.C. и др. Обобщенный спектральный анализ в ультрадисперсных и аморфных средах // В сб.: Материалы VII Всесоюзной школы-семинара «Новые магнитные материалы для микроэлектроники». Ашхабад. 1980.- С.194-195.

149. Юдин В.В., Чухрий Н.И., Плотников B.C. Морфологическая динамика и топологический механизм распада аморфного состояния РЗ-ПМ, ПМ-М. // Материалы II Всесоюзной конференции по физике и технологии тонких пленок, Ивано-Франковск. 1984. С.250.

150. Юдина Л.А., Плотников B.C. и др. Особенности старения ультрадисперсных и аморфных сред // В сб.: Магнитные свойства кристаллических и аморфных материалов. 1983. Иркутск. С.3-4.

151. Юдин В.В., Алексеев А.Г., Верховская Т.А., Плотников B.C. и др. Исследование изменений структуры высокодисперсных пленок методом лазерной дифрактометрии. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. №8. С.97-103.

152. Юдин В.В., Чухрий Н.И., Коварский Н.Я., Плотников B.C., Фищенко В.К. Структурно-морфологическая динамика планарных сред в процессах деструкции, аморфизации // Сб. тез. IV Всесоюзного семинара по аморфному магнетизму. Красноярск. 1986.- С.45.

153. Юдин В.В., Алексеев А.Г., Верховская Т.А., Плотников B.C., Матохин А.В., Юдина Л.А. Исследование изменений структуры высокодисперсных пленок методом лазерной дифрактометрии // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. № 8.-С. 97-103.

154. Юдин В.В., Матохин А.В., Плотников B.C., Должиков С.В., Юдина Л.А. Динамика анизотропии структурных суперсеток в пленках Со-Р, Co-Ni-P при распаде аморфного состояния // Поверхность. Физика, химия, механика, 1985, т. 12. С.54-60.

155. Юдин В.В. Стохастическая магнитная структура пленок с микропоровой системой. М.: Наука, 1987.-214 с.

156. Яновский К.А. Оптические информационно-измерительные системы для промышленной микроскопии. // М., ОНТИТЭИ микробиопром, 1978. 62 с.

157. Adams D.J., Matheson A.J. Computation od dense random packing of hard spheres // J.Chem.Phys., 1972, v.56, N5. P.1989-1994.

158. Agam G., Dinstein I. Regulated morphological operations // Pattern Recognition 1999. v.32. P. 947-971.

159. Al-Haj M., Barry J., Olofinjana A. Nanocrystallization of FegvsZ^BssAlj amorphous alloy // J.of Mat.Sci.Lett. 1997. v. 16. P. 451-452.

160. Ascenico J.A., Gutierrez-Wing C., Espinosa M.E., Marin M., Tehuacanero A., Zorrilla C., Jose-Yacaman M. Structure determination of small paticles by HREM imaging: theory and experiment// Surf.Sci. 1998. v.396. P. 349-368.

161. Asoka-Kumar P., Hartley J., Howell R., Sterne P. A., Nieh T.G. Chemical ordering around open-volume regions in bulk metallic glass Zr52 5Ti5Al1oCu17 9Nii4 6 // Applied Physics Letters 2000. v.77(13). P. 1973-1975.

162. Azez K.A., Ray A.K. Phonon dispersion in metallic glasses// J.of Mat.Sci.:Materials in electronics 1997. N 8. P.7-8

163. Bai H.Y., Luo J.L., Chen Z.J., Wang W.H. Low temperature specific heat of bulk glassy and crystalline Zr4iTii4Cui2 5NiioBe22 5 alloys // Applied Physics Letters 2001. v.78(18). P. 2697-2699.

164. Barna А., Ваша P.B., Radnoczi G., Sugawara H., Thomas P. Computer simulation of he post-nucleation growth of thin amorphous germanium films // Thin Solid Films, 1978. v. 48. N. 2. P. 163-174.

165. Barna A., Nagy J., Radnoczi Gy., Thomas P., Toth L. Investigation of the structure of amorphous thin films prepared by different methods // Amorphous semicon. '76 Proc.Int.Conf. Balaton-fiired/ Budapests. 1977. P. 449-454.

166. Barker J.A., Hoare M.R, Finney J.L. Relaxation of the Bernal model// Nture 1975. v.257. N 5522. P. 120-122.

167. Barquin L.F., Gorria P., Barandiaran J.M., Sal J.C.G., Carvajal J.R. In situ study of the crystallization process and magnetism in some FeNbSiBCu amorphous alloys // Physica В 1997. v.234-236. P. 418-420.

168. Bennet C.H. Serially deposited amorphous aggregates of hard spheres // J.Appl.Phys. 1972. v. 43. N.6. P. 2727-2734.

169. Bernal J.D. //Nature. 1959. v.183. P. 141.

170. Betancourt I., Jimenez M., Aburto S., Marquina V., Gomez R., Marquina M.L., Ridaura R., Miki M., Valenzuela R. Nanocrystallization studies in Co-rich amorphous alloy // J.of Magn. and Magn.Mat. 1995. v. 140-144. P. 459-460.

171. Billinge S.J.L., Egami T. Short-range atomic structure of Nd2-xCexCu04-y determined by real-space refinement of neutron-powder-diffraction data // Phys. Rev. B. 1993. V.47. P. 14386.

172. Bursill L.A., Mallinson L.G., Elliott S.R., Thomas J.M. Computer simulation and interpretation of electron microscopic images of amorphous structures//.!.Phys.Chem.1981. v. 85. N. 20. P.3004-3006.

173. Cargill G.S. Ill Structure of metallic aaloy glasses// Solid state phys. Adv.pes. and Appl.- New York, San-Francisco, London. 1975. v. 30. P.227-320.

174. Cesari C., Charai A. and Nihoul C. Can nano-crystallites of germanium be structure-imaged // Ultramicroscopy 1985. v. 18. P. 291-296.

175. Chen C.H. Direct observations of columnar structure in glassy GeSe2 // J.of Non-Cryst.Sol. 1981. v. 44. N. 2-3. P. 391-395.

176. Chen Tu., Charlan G.B., Yamashita T. A comparison of the uniaxial anisotropy in sputtered Co-Re and Co-Cr perpendicular recording media // J.Appl.Phys. 1983. v. 54. -P.5103-5 111.

177. Ching W.Y., Xu Y.-N. Electronic structure and Fe moment distribution in a-Fel-xBx glass by first-principles calculations // Journal of Applied Physics 1991. v. 70(10). P. 6305-6307.

178. Chiriac H., Lupu N. Bulk amorphous (Fe, Co, Ni)7o(Zr, Nb, М)юВ2о (M=Ti, Та or Mo) soft magnetic alloys // J. of Magn. and Mag. Materials 2000. v. 215-216. P. 394-396.

179. Coco G., Enro S., Antonione C., Lucci A., Marino F. A SAXS study of the crystallization behavior of the Pd72B28 glassy alloy // J.Non-Cryst.Sol. 1984. v. 68. N2-3. -P. 237-244.

180. Cowley J.M. and David J.Smith The present and future of high-resolution electron microscopy// Acta Cryst. 1987. A43. P. 737-751.

181. Csach K„ Filippov Yu.A., Khonik V.A., Kulbaka V.A., Ocelik V. Non-isotermal strain recovery as a result of irreverdible structural relaxation of metallic glasses // Phil.Mag.A, 2001. v.81. N.8. P. 1901-1915.

182. David G., Roth S., Eckert J., Schultz L. Effect of annealing in hydrogen on composition, structure and magnetic properties of rapidly quenched Fe-Co-S-TM-B ribbons• // J. of Magn. and Mag. Materials 2000,v. 215-216, P. 434-436.

183. Davies H.A. Metallic glass formation In: Amorphous Metallic Alloys, London. 1983. -P.8-25.

184. Donovan Т., Heinemann К. High-resonance electron spectroscope observation of voids in amorphous Ge // Phys.Ref.Lett. 1971. v. 277. N. 26. P.1794.

185. Donten M. Bulk and surface composition, amorphous structure, and thermocrystallization of electrodeposited alloys of tungsten with iron, nickel, and cobalt // J. Solid State Electrochem. 1999. v. 3. P. 87-96.

186. Egami T. Atomic mechanism of bulk metallic glass formation // J.of Non-Cryst.Sol. 2003. v. 317. P. 30-33.

187. Egami T. Determining medium range order be powder diffraction // J. Phys. Chem. Solids 1995. v.56. N 10. P. 1407-1413.

188. Egami T. Structural relaxation and magnetism in amorphous alloys // J. of Magn. and Mag. Mat. 1983. v. 31-34. P.1571-1574.

189. Egami T. The atomic structure of aluminum based metallic glasses and universal criterion for glass formation // J.of Non-Cryst.Sol. 1996. v. 205-207. P.575-585.

190. Egami Т., Jagielinski T. Kinetics of the reversible relaxation phenomena in metallic glasses// Proc.Fifth Int.Conf.RQM, Elsevier Sci.Publ. 1985. v.l. P. 667-670.

191. Egami Т., Srolovitz D. Local structural fluctuations in amorphous and liquid metals: a simple theory of the glass transition // J. Phys. F: Met. Phys. 1982. v.12. P.2141-2163.

192. Elliott S.R. Medium-range structural order in covalent amorphous solids // Nature 1991. v.354. P.445-452.

193. Faller R., Juan J. P. Density of states of a binary Lennarcl-Jones glass // The Journal of Chemical Physics 2003. v. 119(8). P. 4405-4408.

194. Fan G.J., Quan M.X., Hu Z.Q. Induced magnetic anisotropy in Fe80B20 metallic glass by mechanical milling//Appl.phys.lett. 1996. v.68, N8. P. 1159-1161.

195. Fan G.J., Quan M.X., Hu Z.Q. Mechanically induced structural relacsation in an amorphous metallic Fe80B20 alloy //Appl.phys.lett. 1996. v.68, N3,. P.319-321.

196. Fan G.Y. and Cowley J.M. Assessing the information content of HRTEM images // Ultramicroscopy 1988. v.24. P. 49-60.

197. Fan G.Y. and Cowley J.M. Auto-correlation analysis of high resolution electron micrographs of near-amorphous thin films // Ultramicroscopy 1985. v. 17. P.345-356.

198. Fan G.Y. and Cowley J.M. Structure determination by angle correlation technics// Ultramicroscopy 1987. v.21. P.125-140.

199. Finney J.L. Amorphous polymorphism: Structural variability and characterization in amorphous systems // Diffraction studies on non-crystalline substances, 1981.- P.439-490.

200. Finney J.L. Modeling the atomic structure. // Amorphous metallic alloys. Ed.Luborsky F.E. London. 1983.- P.42-57.

201. Finney J.L. Modeling the structure of amorphous metals and alloys// Nature 1977. v.266. N. 5600. P.309-314.

202. Finney J.L. Random packing and structure of simple liquids. I. The geometry of random close packing. II. The molecular geometry of simple liquids // Proc.Roy.Soc. London, 1970, v. A319. N1539. P. 479-507.

203. Freeman L.A., Howie A., Mistry A.B. Comparision of holowcone and axial bright field electron microscope imaging techniques // J.of Micr. 1980, v.61. P. 3-18.

204. Gaskell P.H. High resolution imaging of amorphous materials// Electron Beam Imag. Non-Cryst. Mater.:Proc. One-Day Meet. Electron. Microsc. and Anal. Group Inst. Phys., London. 3 Febr.,.1988. P.47-58.

205. Gaskell P.H. Medium range order and random networks // J.of Non-Cryst.Sol. 2001. v. 293-295.- P. 146-152.

206. Gaskell P.H. Structure and properties of glass how far do we need to go? // J.of Non-Cryst. Sol. 1997. v. 222. - P.l-12.

207. Gaskell P.H., Smith D.J., Catto C.J.D., Cleaver J.R.A. Direct observation of the structure of a metallic alloy glass// Nature 1979. v.281. N. 5731. P.465-467.

208. Gavrin A., Unguris J. SEMPA imaging of domain dynamics in amorphous metals // J.ofMagn. and Magn.Mat. 2000. v.213. P.95-100.

209. Geyer U., Holsen U., Thiyagarajan P. Surface roughening and columnar growth of thin amorphous CuTi films // Applied Physics Letters 1997. v. 70(13). P.1691-1693.

210. Grudin В., Plotnicov V., Fischenko V. Laboratory simulator for investigation sea water mixing // IV Int. Conf. on Opticalmethods in biomedical and environmental Sciences. Tokio. Japan. 1994. P.341-344.

211. Grudin В., Plotnikov V., Fiscenko V.Investigation of thermohaliote microstructure by modeling ion the laboratory // International Symposium "North Pasific". Vladivostok, 1994. P. 18-19.

212. Grudin B. N., Plotnikov V. S., Fiscenko V. K. Modeling of processes offormation of the images in optical-electronic systems // Proceedings SPIE. 2001. Vol. 4513.-P. 117-126.

213. Gleiter H. // Nanostruct.Mater. 1995, v.6. P.3.

214. Gleiter H. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure // Acta Mater. 2000. v. 48.- P. 1-29.

215. Gorria P., Prida V.M., Tejedor M., Hernando В., Sanches M.L. Correlation between structure, Magnetic properties and MI effect during the nanocrystallisation process of FINEMET type alloys // Physica В 2001. v.299. P.2 15-224.

216. Hayes T.M. Interatomic correlation in amorphous metals // Struct.Non-Cryst.Mater., 1982, Proc.2-nd Int.Conf., Cambridge, 12-15 July. 1982. London, New York, 1982.- P.3-17.

217. Herd S.R. and Chaudhari P. On the question of microcrystallites in some amorphous materials. An electron microscope investigation// Phys.Stat.Sol.(a) 1974. v.26. -P.627-642.

218. Hirotsu Y. and Akada R. High-resolution electron microscopic observation of microcrystalline domains in an amorphous Fe84B16 alloy // Japanese J. of Appl. Phys.1984, v.23, No.7. P. L479-L481.

219. Hirotsu Y., Anazawa K. and Nagakura S. Structure of sputter- deposited amorphous Pd-Si alloy studied by high resolution electron microscopy// Proc.of the Xllth Int.Cong. of Electron Microscopy 1990.- P. 126-127.

220. Hoffman H., Owen A.J., Schropf F. Electron microscopy of evaporated and sputtered Gd/Co and Ho/Co films // Phys.Stat.Sol., 1979, v.52a. N1. P. 161-174.

221. Hono K. Atom probe microanalysis and nanoscale microstructures in metallic glasses // Acta Mater. 1999, V.47, N11.- P. 3127-3145.

222. Howie A., Krivanek O.L., Rudee M.L. Interpretation of electron micrographs and diffraction patterns of amorphous material / /Phil.Mag. 1973.v.27, N.l. P. 235-255.

223. Hrach R., Novotny D., Novak S., Pavlik J. Morphological analysis of continuous metal films // Vacuum, 2000. v. 57. P.259-265.

224. Ichikawa T. The assembly of hard spheres as a structure model of amorphous iron// Phys.Stat.Sol. 1975, v.29a, N1. P. 293-302.

225. Ichinose H. and Ishida Y. High resolution observation of amorphous materials //Proc. 10th Cong.of Electron Microscopy Aug. 17-24 1982. v.2. P. 77-78.

226. Inoue A. Stabilization of metallic supercooled liquid and bulk amorphous alloys // Acta Mater. 2000. v.48. P.279-306.

227. Inoue A., Wang X.M. Bulk amorphous FC20 (Fe-C-Si) alloys with small amounts of b and their crystallized structure and mechanical properties // Acta Mater. 2000. v.48. P. 1383-1395.

228. Ishida Y., Ichinose H. High resolution elecrtron microscopy of amorphous alloys //J.Electron Microsc. 1985. v.34. N4. P.266-276.

229. Ishida Y., Nade M., Yamanaka S. Influence of 02 and N2 addition on the perpendicular magnetic anisotropy of Gd-Co films //J.Appl.Phys. 1982. v.53. P.2344-2346.

230. Jones G.R., Jackson M., O'Grady K. Determination of size distribution in thin films //J.ofMagn. and Magn.Mat. 1999, v.193. P. 75-78.

231. Jurado R.M., Gonzalez J.A., Riveiro J.M. Magnetic properties of ColOO-xPx alloys // J. of Magn. and Mag. Materials 1999. v.196-197. P. 246-247.

232. Kanaya K., Takamiya K., Shino M. and Shinohara C. A digital processing method for structural analysis of atom clusters from high resolution electron micrographs// Micron and Microscopica Acta 1983. v,14,No.2. P.119-134.

233. Kim С. K., Kyung H., Yoon C.S. Non-equilibrium crystallization diagram for the Co75.26 xFe4.74(BSi)20+x amorphous metal alloys // J. of Mat. Sci. 2001. v.36.-P.4611 -4616.

234. Kobayashi S., Takeuchi S. Molecular dinamics study of structural relaxation of an amorphous alloy// Proc.Fourth Int.Conf.RQM, Japan Inst.Metals, Sendai, 1982. v. 2. -P.505-509.

235. Kopcewicz M., Grabias A., Kopcewicz B. Short-range order in amorphous FeZrB(Cu) alloys investigated by the RF-Mossbauer technique // J. of Magn. and Mag. Materials 1998, v.177-181. P. 73-75.

236. Kopcewicz M., Idzikowski В., Kalinowska J. Mossbauer study of the magnetism and structure of amorphous and nanocrystalline Fe81-xNixZr7B12 (x = 10-40) alloys // J. of Appl.Phys. 2003, v.94(l). P. 638-649.

237. Koster U. Micromechanisms of crystallization in metallic glasses // Z.Metall. 1984. v. 75, N9. P.691-697.

238. Kravets V.G., Petford-Long A.K., Portier X., Poperenko L.V., Kolesnik M. The optical and magneto-optical properties and magnetoresistance of amorphous CoFeNiSiB alloys // J.ofMagn. and Magn.Mat. 2000, v.217. P. 129-138.

239. Lachowicz H.K., Zuberek R., Kuzminski M., Slawska-Waniewska A. Magnetic hardening in gradually devitrified Co-based glassy alloys // J. of Magn. and Mag. Materials 1999, v.196-197,P. 151-153

240. Lamparter P., Steeb S., Kroeger D.M., Spooner S.Neutron and X-ray small-angle scattering with Fe-based metallic glasses / / Mat. Sci. and Eng. 1988. v. 97. P.227-230.

241. Leamy H.J., Dirks A.G. The microstructure of amorphous rare-earth-transition metal thin films // J.Phys.D: Appl.Phys. 1977. v.lO.,N.8. L95-L98.

242. Leamy H.J., Gilmer G.H., Dirks A.G. The microstructure of vapor deposited thin films // Curr.Top.Mater.Sci. v.6. P.309-334.

243. Lee S.R., Miller A.E. Crystallization behavior of evaporated Gd-Fe films // J.Appl.Phys. 1984,v.55, N10. P.3465-3470.

244. Lewis L.H., Nilsen В., Friessnegg Т., Ghosh V.J., Kramer M.J., McCallum R.W., Dennis K. Nanostructural aspects, free volume and phase constitution of rapidly solidified Nd-Fe-B // J.of Non-Cryst.Sol. 2003, v.315. P. 256-270.

245. Li Y., Ding, J. Ng S.C., Wang X.Z. Unusual magnetization anisotropy in amorphous Nd-Fe-Al ribbons// J of Magn. and Mag. Materials 1998, v. 187. P. L273-L277.

246. Lloyd J.R., Nakahara S. Formation and growth of voids and/or gas bubbles in thin films // Thin Solid Films, 1982, v.93, N.3-4. P.281-286.

247. Louzguine D.V., Inoue A. Formation of nanoquasicrystalline phase in Zr-Cu-Ti-Ni metallic glass //Appl.phys.lett. 2001, v.78, N13. P.1841-1843.

248. Louzguine D.V., Ко M.S., Inoue A. Nanoquasicrystalline phase produced by devitrification of Hf-Pd-Ni-Al metallic glass // Appl.phys.lett. 2000, v.76, N23. P.3424-3426.

249. Lu K., Wang J.T. Crystal growth during crystallization of amorphous alloys // J.of Cryst.Growth 1989, v.94. P. 448-454.

250. Marin P., Hernando A. Application of amorphous and nanocrystalline magnetic materials // J.of Magn. and Magn.Mat., 2000, v.215-216. P.729-734.

251. Marquina V., Gomez R., Jimenez J., Ridaura R., Marquina M.L., Escamilla R., Miki M. Tehmperature evolution of the internal magnetic hypefine field of Metgals: amorphous and crystallized phases // J.of Magn. and Magn.Mat. 2000, v.221. P.327-337.

252. Martin J.D., Goettler S.J., Fosse N., Iton L. Designing intermediate-range order in amorphous materials // Nature 2002, v.419. P.381-384.

253. Nakhodkin N.G., Bardamid A.F., Novoselskaya A.I. Effects of the angle of deposition on short range order in amorphous germanium // Thin Solid Films, 1984, v. 112, N.3. P. 267-277.

254. Nakhodkin N.G., Shaldervan A.I.// Thin Solid Films, 1972, v. 10. P. 109 (51)

255. Ohkoshi Masatoshi, Kusuda Tetsro Magnetic domain structures in Co-Cr films studied by Lorentz microscopy //Jap.Appl.Phys. 1983, Pt.2, v.22, N3. P. 130-132.

256. Ohnuma M., Hono К., Yanai Т., Fukunaga H., Yoshizawa Y. Direct evidence for structural origin of stress-induced magnetic anisotropy in Fe-Si-B-Nb-Cunanocrystalline alloys // Appl. Phys. Lett. 2003, v.83 (14). P. 2859-2861.

257. Okamoto K. Columnar grain structure of iron films evaporated at oblique incidence // J.Sci.Hirosima Univ., 1976, v.A40, N.2. P. 251-284.

258. Okamoto Т., Fukushima Y. EXAFS study of electrodeposited Ni-P binary alloys//J.ofNon-Cryst.Solids. 1984. v. 61&62. P.379-384.

259. Pakula Т., Cervinka L. Modeling of medium-range order in glasses // J.of Non-Cryst.Sol. 1998, v.232-234. P. 619-626.

260. Proffen Th., Petkov V., Billinge S.J.L., Vogt T. Chemical short range order obtained from the atomic pair distribution function // Z. Kristallogr. 2002, v.217. P. 47-50.

261. Pustovalov E.V., Zakharov N.D., Plotnikov V.S. Local atomic ordering inamorphous Fe-based alloys// Phys.stat.sol.(a)1993. v.135. P. K1-K4.

262. Revesz A., Donnadieu P., Simon J.P., Guiot P., Ochin P. Nanocystallization in Zr57Ti5Cu20A110Ni8 bulk metallic glass // Phil.Mag.Lett. 2001, v.81, N11. P. 767-775.

263. Pustovalov E.V., Zakharov N.D., Plotnikov V.S. Local atomic ordering in amorphous metllic alloys// Proc. of the 10th European Congr. on Kirctron Microscopy. Granada (Spain) 7-11 Sept. 1992. P. 350-351.

264. Roy A.G., Laughlin D.E. Seed-layer effect on the microstructure and magnetic properties of Co/Pd multilayers // J. of Appl.Phys. 2001, v. 89(11). P. 7531-7533.

265. Rudee M.L. and Howie A. The structure of amorphous Si and Ge//Phil.Mag. 1972, v.25, N.4. P.1001-1007.

266. Rudee M.L. The observation of odered domains in amorphous Ge by dark-field electron microscopy // Phys.stat.sol.(b) 1971,v.46. P.K1.

267. Rzepski J., Quivy A., Calvayrac Y., Bigot J., Chevalier J.P. Retained ?-Fe in nominality amorphous ferrous soft magnetic glasses// J.of Non-Cryst.Solids, 1984, v.63. P. 419-423.

268. Sadoc J.F., Diximier J., Guinier A. Theoretical calculation of dense random packing of equal and non-equal sized hard spheres// J.of Non-Cryst.Sol. 1973, v. 12, N.l. -P*46-60.

269. Saida J., Matsushita M., Zhang Т., Inoue A., Chen M.W., Sakurai T. Precepitation of icosahedral phase from a supercooled liquid region in

270. Zr65Cu7.5A17.5Nil0Agl0 metallic glass // Appl.phys.lett. 1999, v.75, N22. P.3497-3499.

271. Sedova M.V., Dyachkov A.L., Furmanova T.A., Perov N.S. Pos-processing and processing treatment and their affect on structure and properties Finemet films //J.of Non-Cryst.Sol. 2001, v.287. P. 104-109.

272. Shen Y.G., Mai Y.W. Structural studies of amorphous and crystallized tungsten nitride thin films by EFED, XRD and ТЕМ // Appl. Surface Sci. 2000, v. 167. P. 59-68.

273. Shieh P.C. and Howe J.M. Investigation of the atomic structure of crystal/amorphous interfaces in Pd80Si20 alloy by HRTEM and image simulations// Proc.of the Xllth Int.Cong. for Electron Microscopy 1990. P.l 14-115.

274. Skorvanek I., Duhaj P., Grossinger R. Low-temperature magnetic behaviour in amorphous and nanocrystalline Fe-Nb-B alloys // J. of Magn. and Mag. Mat. 2000. v.215-216.-P. 431-433.

275. Smith D.J.,Saxton .0.,Cleaver J.R.A., Catto C.J.D. The observation of amorphous material at high voltage and high resolution// J.of Micr. 1980, v.61. P. 19-28.

276. Solyom A., Petrovic P., Marko P., Kovac J., Konczos G. Study of Fe-Zr-U-B and Fe-Zr-U-Cu-B nanocrystalline alloys // J. of Magn. and Mag. Materials 2000, v.215-216.-P. 482-483.

277. Sorescu M. Magnetic properties of metallic glasses using the laser-Mossbauer method // J. of Magn. and Mag. Materials 2000, v.218. P. 211-220.

278. Sonnberger R., Bestgen H., Dietz G // Microstructure of amorphous Co-P and Ni-P investigated with and SAXS. //Z. Physic B. 1984. v.56, №4. P.289-295.

279. Stobbs W.M.,Smith D.J. Observation on the structure of amorphous arsenic by high resolution electron microscopy // J.of Micr.-1980, v.61. P.29-37.

280. Sun X., Cabral-Prieto A., Yacaman M.J., Reyes-Gasga J., Hernandez-Reyes R., Morales A., Sun W. Nanocrystallization behavior and magnetic properties of amorphous Fe78Si9B13 ribbons // Physica B, 2000, v.291. P. 173-179.

281. Suran G., Naili M., Nieboda H., Machizaud F., Acher O., Pain D. Magnetic and structural properties of Co-rich CoFeZr amorphous thin films // J.of Magn. and Magn.Mat. 1999(6ыло 1992), v. 192. P. 443-457.

282. Suzuki T. Magnetic properties and microstructure in Ho-Co alloy thin films fabricated by sputtered technique // J.of Magn. and Magn.Mat. , 1983, v.35. N.l-3. P .232-234.

283. Takahashi Y., Hayashi K., Matsubara E., Shima Т., Takanashi K., Mori Т., Tanaka M. A new technique for study of local atomic environment in artificially grown magnetic thin film // Scripta Materialia 2003, v.48. P. 975-979.

284. TakenoY., Iwana Y. Structure and magnetic properties of iron films deposited at oblique incidence // J.of Magn. and Magn.Mat., 1983, v.35., N.l-3. P. 294-295.

285. Tarumi R., Takashima K., Higo Y. Crystallographic features of oriented nanocrystals induced by focused-ion-beam irradiation of an amorphous alloy // J. of Appl.Phys. 2003, v. 94(9). -P. 6108-6115.

286. Varga R., Vojtanik P. Temperature dependence of the magnetic properties of amorphous Fe80-xCrxSi6B14 (x = 0-14) alloys // J. of Magn. and Mag. Materials 1999, v.196-197.-P. 230-232.

287. Wade R.H., Silox J. Columnar structure of thin films // Electron Microscopy, 1966, Tokyo, Maruzen Co., 1966. P.619-620.

288. Wade R.H., Silox J. Small angle electron scattering from vacuum condensed metallic films. I. Theory. II. Experiment results // Phys. Status Sol., 1967, v.19, N.l. -P.57-76.

289. Walter J.L., Legrand J.G., Luborsky F.E. Small angle X-ray scattering from the amorphous alloy Fe40Ni40P14B6//Mat.Sci.and Eng. 1977, v.29. P.161-167.

290. Wanderka N., Macht M.-P., Seidel M., Mechler S., Stahl K., Jiang J.Z. Formation of quasicrystalls in Zr46.8Ti8.2Cu7.5Nil0Be27.5 bulk glass // Appl.phys.lett. 2000, v.77, N 24. P. 3935-3937.

291. Wang D.N., Hovmoller S., Kihlborg L., Sunberg M. Structure determination and correction for distortions in HREM by crystallographic image proccessing// Ultramicroscopy 1988, v.25. P.303-316.

292. Wang L., Ding J., Li Y., Feng Y.P., Wang X.Z., Phuc N.X., Dan N.H. A magnetic and Mossbauer study of melt-spun Nd60Fe30A110 // J. of Magn. and Mag. Materials 2001, v.224. P. 143-152.

293. Wang W.-H., Bai H.Y. Role of small atoms in the formation and properties of Zr-Ti-Cu-Ni-Be bulk amorphous alloys // Journal of Applied Physics 1998, v. 84(11). -P. 5961-5968.

294. Xu Y.B., Greig D., Seddon E.A., Matthew J.A.D. Element specific spin-resolved densities of states in amorphous Fe75B25 probed with a synchrotron radiation source // Journal of Applied Physics 2000, v. 87(9). P. 7136-7138.

295. Yang J., Cai Q., Dong S., Li H., Deng J.-F. Morphology characteristic of surface crystallization on amorphous Ni88P12 film//Appl.Surf.Sci. 1999, v.147. P. 33-38.

296. Zhao X.B. Measurement and calculation of three-dimensional grain sizes and size distribution functions // Microsc.Microanal. 1998, v.4/ Р.420-427/

297. Zimmermann Т., Zweck J., Hoffmann H. Quantification of Lorentz microscopy images of Co/Cu multilayer systems // J. of Magn. and Mag. Materials 1995, v. 148. -P. 239-240.

298. Zou W., Wadley H.N.G., Zhou X.W., Johnson R.A., Brownell D. Surfactant-mediated grouth of gaint magnetoresistance multilayers // Phys.Rev.B 2001, v.64. -P.174418 (10).